[發明專利]碳布負載原位生長非貴金屬Bi修飾BiVO4

在審

• 申請號: 202010215892.2
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111330568A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 楊艷玲;畢雅欣;陳志剛;朱建鋒;陳華軍;鎖國權;馮雷;葉曉慧;張荔;侯小江;和茹梅;鄒鑫鑫;孫瑜
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J35/02;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 鄭安迪

碳布負載原位生長非貴金屬Bi修飾BiVO₄柔性易回收光催化材料：以Bi(NO₃)₃·5 H₂O和NaVO₃·2 H₂O為原料，加入一定尺寸的碳布，180℃溶劑熱反應8 h后得到碳布負載BiVO₄粉末，在Ar/H₂氣氛中350℃退火10 h，將其原位還原成碳布負載非貴金屬Bi修飾BiVO₄柔性易回收光催化材料。本發明以碳布為基底，表現出優異的導電性、柔性、可彎曲性，載流子擴散速率高、光響應范圍寬、可回收利用、成本低廉，利用非貴金屬Bi的SPR效應以及Bi和BiVO₄的協同效應，改善BiVO₄光生電子和空穴極易復合的不足，并且能夠有效解決粉末光催化劑回收困難的問題，實現資源的可持續發展。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，特別涉及一種制備碳布負載原位生長非貴金屬Bi修飾BiVO₄柔性易回收光催化材料的方法及其應用。

背景技術

半導體光催化是一種清潔能源的高效利用技術，在光解水制氫、二氧化碳轉化、空氣凈化和水降解處理等方面均有應用，有望解決世界能源短缺和環境污染問題。由于我國鉍產量豐富，鉍族光催化劑具有較高的光催化效率，引起了研究人員的廣泛關注。釩酸鉍(BiVO₄)的禁帶寬度為2.3-2.4eV，可在可見光下分解水和降解污染物，具有光響應范圍寬、低碳環保、無毒的特點。但由于光生電子和空穴容易復合，量子效率低，光降解效率受到限制。因此，開發具有高的光生載流子分離效率，寬范圍的可見光響應和低成本的BiVO₄基復合材料仍然是巨大的興趣和挑戰。

單一半導體材料的性能和應用一般具有較大的局限性，不能滿足實際生產的各種需求。通過在其表面加載金屬或金屬氧化物，如V₂O₅/BiVO₄、Cu/BiVO₄、CeO₂/BiVO₄等，在材料內部形成內建電場促進光生載流子的分離，從而提高光催化活性。

最近，貴金屬光催化劑成為當前研究熱點，例如Au/TiO₂、TiO₂/Ag-Ag₂S等，利用貴金屬的等離子共振(SPR)效應，能夠提高其載流子傳輸速率，抑制光生電子-空穴復合，達到更優的光能到化學能轉化的目的。

雖然這些措施能夠有效改善光催化活性，但貴金屬由于成本高昂，成為限制其發展的主要因素。同時，在光催化水處理的應用過程中納米復合粉末很難回收，將導致二次污染并限制其實際應用。因此，如何確保光催化劑穩定作用，降低催化劑成本，減少回收困難，成為當前亟待解決的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種制備碳布負載原位生長非貴金屬Bi修飾BiVO₄柔性易回收光催化材料的方法及其應用，碳布負載Bi/BiVO₄光催化材料以簡便易得的碳布為基底，表現出優異的導電性、柔性、可彎曲性，即使長時間折疊或反復彎曲也無需擔心材料損壞，也可根據不同的使用環境進行裁剪，具有載流子擴散速率高、光響應范圍寬、可回收利用、循環性能好、成本低廉的優勢，利用非貴金屬Bi的SPR效應以及Bi和BiVO₄的協同效應，改善BiVO₄光生電子和空穴極易復合的不足，降低催化劑成本并解決粉末光催化劑存在的難以分離、回收的問題，具有光響應范圍寬、可回收利用、循環性能好、成本低廉的優勢，能夠實現資源的可持續發展及循環利用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：