[發明專利]一種富含氧空位的Z-機制Bi2

有效

• 申請號: 201910432977.3
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110124660B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 孫輝;聶俊麗;朱剛強
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;B01D53/86;B01D53/56;B01J35/08;B01J35/10
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發明提出了一種富含氧空位的Z?機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑及其制備方法與應用，屬于光催化技術領域，其方法包括1)制備反應液；2)制備催化劑前驅體液；3)N₂保護下管式爐高溫煅燒制備中間體Bi@CeO₂；4)制得富含氧空位的Z?機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑；該催化劑為納米片狀的Bi₂O₃附著在花球狀的CeO₂顆粒上形成的花球狀結構，利用本發明的方法制備的富含氧空位的Z?機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑可以在可見光條件下應用于降解空氣中的NOx，其不僅降解率高、活性保持時間長，而且中間產物NO₂的產量少，降解形成的產物是低毒性或者無毒性的，不會對空氣造成二次污染。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，具體涉及一種富含氧空位的Z-機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

大氣中的污染物SOx,Nox和CO₂等的降解一直是人們比較關注的問題，因為它們不僅給環境帶來了巨大的挑戰，而且嚴重危害著人類的身體健康，給今后的經濟發展造成了巨大挑戰。光催化氧化技術是一種高效綠色地降解污染物的方式之一，通常情況下用TiO₂,CeO₂,ZnO, WO₃等半導體作為光催化劑，但是這些光催化劑由于光響應能力弱，載流子分離和轉移效率低，導致導電性差，氧化能力弱。

CeO₂作為一種作為傳統的光催化劑，因為它高效無毒、制備簡便以及形貌可控的特點占領著光催化劑的半壁江山，但是因為它的禁帶寬度較大(～3eV)，嚴重影響了其光響應能力。另一方面，在半導體光催化體系中，鉍系半導體具有特殊的電子結構，且具備良好的太陽光響應能力和理想的光催化活性，因此人們將它廣泛應用于光催化領域，其中β-Bi₂O₃光催化劑因為其禁帶寬度小，制備方法簡單且經濟無毒受到人們的重視。但是，β-Bi₂O₃光催化劑光生電子-空穴復合率高，導致較低的利用率，不足以更好地應用于光催化領域。

發明內容

本發明將CeO₂光催化劑和β-Bi₂O₃光催化劑各自的優點進行結合，提出了一種富含氧空位的Z-機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑及其制備方法與應用，利用本發明的方法制備的光催化劑不僅具有良好的光響應能力，而且具有高的電子-空穴利用率，可用于降解空氣中的NOx。其具體技術方案如下：

一種富含氧空位的Z-機制Bi₂O₃@CeO₂光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)制備反應液

a、將六水合硝酸鈰溶于去離子水中形成均一的溶液，再加入丙烯酰胺和葡萄糖充分攪拌，制備硝酸鈰溶液；

b、將Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于乙二醇溶液中并攪拌至溶液均勻，制備硝酸鉍溶液；

2)按照原子比為Ce:Bi＝1:0.03～0.05的比例將硝酸鉍溶液滴入硝酸鈰溶液中，攪拌混勻，用氨水溶液調節pH＝9～11，再攪拌2～3小時后移入反應釜中進行水熱反應，制備催化劑前驅體液；

3)將步驟2)中制備的催化劑前驅體液置于管式爐中并通入N₂作為保護氣進行保溫處理，之后在管式爐中自然降至室溫，制備中間體Bi@CeO₂；