[發明專利]碲化鉍改性BiOCl形成光響應型花狀催化劑的制備方法及其還原固氮產氨的應用

在審

• 申請號: 201810875496.5
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109201090A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 榮新山;劉爽;張曉穎;邱鳳仙;吳智仁
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/02;C01C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于光催化材料合成技術領域，涉及光響應型催化劑，特別涉及一種碲化鉍（Bi₂Te₃）改性BiOCl形成光響應型花狀催化劑的制備方法。本發明述制備方法包括：首先以碲粉、氯化鉍（BiCl₃）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）及硼氫化鈉（NaBH₄）為原料，通過水/乙醇熱法制得帶隙超窄的半導體Bi₂Te₃納米片；然后將Bi₂Te₃納米片、鹽酸、檸檬酸及氯化鉍，通過水解和沉積?沉淀法制備光響應型的花狀催化劑。本發明還公開了將所制得的Bi₂Te₃/BiOCl復合物在光照條件下催化固氮產氨的應用。本發明合成工藝簡單，原料來源充分、價廉，易于實現工業化推廣。測試結果表明，所制備催化劑具有較好的光催化固氮產氨性能，且操作簡單，對光催化綠色合成氨具有推廣作用，具有節能環保的優點。

技術領域

本發明屬于光催化材料合成技術領域，涉及光響應型催化劑，特別涉及一種碲化鉍（Bi₂Te₃）改性BiOCl形成光響應型花狀催化劑的制備方法及其還原固氮產氨的應用。

背景技術

近幾十年來，光催化技術的發展引起了人們越來越多的關注。在光催化降解有機污染物、產氫、二氧化碳還原、殺菌及固氮等諸多應用領域中，光催化固氮是當前光催化技術領域研究的熱點。光催化固氮產氨作為一種綠色的氨合成技術，可同時解決環境（低CO₂排放）和能源（產氨）問題。在眾多的光催化劑中，鹵氧化鉍（BiOX, X=Cl, Br, I）是研究較為廣泛的一種半導體光催化劑。氯氧化鉍（BiOCl）作為最常見的一種鉍系半導體材料，其導帶（CB）還原電位為-1.1 eV，在光催化固氮應用過程具有較強的還原能力。

然而，光激發所產生的光生電子-空穴復合率高，導致光量子效率低，光催化性能不突出，使得在實際應用中受到限制。因此，設計高活性的復合光催化劑成為光催化領域的研究重點，復合光催化劑設計是提升光催化活性的重要改性途徑之一。選擇帶隙較窄的高活性半導體材料復合改性BiOCl，可有效提升光的吸收以及光激發空穴-電子的轉移，從而降低光生空穴-電子復合率。

Catalysis Science & Technology, 2018, 8(1):201-209,報道了通過二硫化鎢（WS₂）量子點摻雜改性BiOCl，通過二者的相互作用拓寬光的吸收范圍以及降低光生空穴-電子的復合率；但該研究未涉及所制備光催化劑的還原性能測試。

化工新型材料，2018, 46(5):75-82，報道了通過控制溫度、時間和溶液pH等實驗參數，以鉍鹽為原料，經溶劑熱反應得到了不同粒徑的BiOCl納米片晶體。結果表明，所制備BiOCl納米片具有較高的可見光光催化性能，對羅丹明B具有較好降解效果；但是該研究未涉及催化劑的復合改性制備。

化工學報,2018, 69(4):1758-1764, 報道了以Bi(NO₃)₃·5H₂O、KCl、Na₂WO₄ 為原料，采用微波蝕刻法在石墨烯（RGO）上負載BiOCl/Bi₂WO₆，并考察其光催化降解性能。結果表明，微波蝕刻法成功使Bi₂WO₆ 原位生長在RGO-BiOCl 納米球上，使其形成異質結構，拓寬了光吸收范圍。但在光照激發過程中，所形成的電子通過石墨烯轉移后與O₂反應生成超氧自由基，并未用作還原固氮。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是公開了一種碲化鉍（Bi₂Te₃）改性BiOCl形成光響應型花狀催化劑的制備方法，并將所制備的催化劑應用于光催化還原固氮。