[發明專利]一種異質結光催化劑、制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201810745385.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108927183A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 宋旭春;蔡開聰;劉清瑩;胡玉花
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 林祥翔;黃以琳

本發明提供給了一種新的異質結光催化劑及其制備方法，所述催化劑是以BiIO₄為內層，Ag₃PO₄為外層的復合結構；所述BiIO₄與Ag₃PO₄的摩爾比為2?10:100。制備方法工藝簡單、易于控制、成本低廉，可制備高純度的BiIO₄/Ag₃PO₄異質結光催化劑。該催化劑用于光催化降解廢水中苯酚。

技術領域

本發明涉及材料化學領域，特別涉及一種異質結光催化劑、制備方法及其用途。

背景技術

隨著現代工業的迅速發展，能源短缺和環境問題日益嚴重。因此，開發無污染的環保技術和清潔能源是我們面臨的一項緊迫任務。自20世紀70年代TiO₂被發現在紫外光照射下的光催化作用以來，半導體材料制成的光催化劑就被認為是解決環境問題的可靠解決方案之一。Ag₃PO₄具有很高的光致氧化降解有機染料(如羅丹明B，或亞甲基藍等)的能力，而且量子產量可以達到90％。然而，由于Ag₃PO₄的導帶(CB)的電勢比氫的電勢更正，Ag₃PO₄將不可避免地受到光腐蝕的影響，并且在沒有電子受體的情況下表現出較低的光穩定性。Ag₃PO₄在獨自參與可見光光催化降解苯酚廢水反應時，在100分鐘內的對廢水中染料的降解率低于80％。

近年來，鉍基材料例如BiPO₄、BiVO₄、Bi₂WO₆、BiOX(X＝Cl、Br、I)作為光催化活性物質在有機污染物的降解中引起了大眾的廣泛關注。鉍基光催化劑的分層結構存在于活性(Bi₂O₂)²⁺層和鹵素原子層之間而有高效的光催化活性。在有機染料的降解過程中，發現了一種新型的含鉍碘酸鹽(BiIO₄)材料，它是一種高效的光催化劑。在BiIO₄的結構中，局部的極性碘離子(IO₃)^-存在于(Bi₂O₂)²⁺層之間，這將有利于電荷的轉移。然而，BiIO₄的帶隙大只能被紫外光激發，這極大地限制了它的實際應用。BiIO₄在獨自參與可見光光催化降解苯酚廢水反應時，在100分鐘內的對廢水中染料的降解率低于35％。

發明內容

為此，需要提供一種復合光催化劑及其制備方法，該催化劑對苯酚廢水具有良好的催化活性。

為實現上述目的，發明人提供了一種異質結光催化劑，所述催化劑是以BiIO₄為內層，Ag₃PO₄為外層的復合結構；所述BiIO₄與Ag₃PO₄的摩爾比為2-10:100。

本發明將BiIO₄與Ag₃PO₄進行復合，首次形成具有異質結結構的BiIO₄/Ag₃PO₄光催化劑，通過將BiIO₄與窄帶隙的半導體Ag₃PO₄耦合形成異質結構來增強BiIO₄可見光光催化活性；而與BiIO₄的耦合會阻礙Ag₃PO₄中光生電子和空穴的復合，從而增強Ag₃PO₄的光催化活性。