[發(fā)明專利]一種介孔碳-鈦酸鉍復(fù)合光催化材料的制備及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911274670.1
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110871101B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾鵬;林婉;孫宇通;陳世萍;伍立安;崔思栩;陳旭香
• 申請（專利權(quán)）人: 肇慶學(xué)院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J23/18;C02F1/30;C02F101/38;C02F103/34
• 代理公司: 北京高航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 鄭華麗

本發(fā)明提供一種介孔碳?鈦酸鉍復(fù)合光催化材料及其制備方法和應(yīng)用，所述介孔碳?鈦酸鉍復(fù)合光催化材料為摻雜有碳系材料g?C₃N₄的Bi₁₂TiO₂₀，摻雜量不高于10％，可由水熱反應(yīng)法制備得到。本發(fā)明所述介孔碳?鈦酸鉍復(fù)合光催化材料的催化性能較未復(fù)合的鈦酸鉍材料好，對四環(huán)素具有良好的光催化降解作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種介孔碳-鈦酸鉍復(fù)合光催化材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)境污染和能源短缺已成為當(dāng)今全球面臨的最緊迫問題。自從Fujishima和Honda報道TiO₂電極光催化分解水的研究以來，半導(dǎo)體光催化劑在太陽能轉(zhuǎn)化和光催化降解污染物的應(yīng)用受到了廣大研究者極大的關(guān)注。40多年來的研究證明，光催化技術(shù)是解決能源和環(huán)境問題的一種極具前景的新思路和新方法。在眾多的光催化劑中，TiO₂因其本身無毒性，高光催化活性及化學(xué)穩(wěn)定性，研究最為廣泛和深入。然而TiO₂的帶隙為3.2eV，它只吸收紫外線(400nm)，而紫外線只占太陽光大約4％。為了提升太陽光的利用效率，開發(fā)可見光驅(qū)動穩(wěn)定的氧化物光催化劑成為光催化研究領(lǐng)域的熱點。鉍因其理想的價帶而成為候選者。

三元氧化鉍半導(dǎo)體，如Bi₂WO₆、BiVO₄、NaBiO₃和Bi₁₂TiO₂₀，作為一類具有可見光催化活性的光催化劑而被廣泛研究，其中Bi₁₂TiO₂₀作為光催化材料尤其受到人們的關(guān)注，Bi₁₂TiO₂₀晶體屬于硅線石類礦物，用通式Bi₁₂MO₂₀表示，其中M表示四價離子或離子組合。Bi₁₂TiO₂₀的框架是由Bi-O多面體構(gòu)成的，其中Bi離子與五個O離子配位，與立體化學(xué)活性Bi³⁺的6s²孤電子對形成八面體排列，Bi₁₂TiO₂₀的獨特結(jié)構(gòu)有利于其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用，但純Bi₁₂TiO₂₀光催化的效率較低，因此，具有可控微結(jié)構(gòu)和提高光催化效率的光響應(yīng)Bi₁₂TiO₂₀光催化劑的合成是一個研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高量子效率的鉍酸鹽復(fù)合結(jié)構(gòu)光催化材料，利用太陽光，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，以期實現(xiàn)溫和條件下的高效、低成本光催化降解，以解決日益嚴重的環(huán)境污染與能源短缺問題。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種介孔碳-鈦酸鉍復(fù)合光催化材料，所述介孔碳-鈦酸鉍復(fù)合光催化材料為摻雜有碳系材料g-C₃N₄的Bi₁₂TiO₂₀，摻雜量不高于10％，由水熱法制備；

優(yōu)選的，所述碳系材料g-C₃N₄的制備方法為：將盛放有三聚氰胺的坩堝在80℃的烘箱中干燥24h，再入馬弗爐以1℃/min的升溫速率上升到550℃并保持3h，冷卻后得到淡黃色的g-C₃N₄。

本發(fā)明還提供一種前述介孔碳-鈦酸鉍復(fù)合光催化材料的制備方法，制備步驟如下：