[發明專利]類紅細胞狀BiVO4

有效

• 申請號: 202110161491.8
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112844438B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 楊勇;熊麗君;吳家家;唐鉦;沈錦優
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04;C01B13/02;C01B32/40;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種類紅細胞狀BiVO₄/hm?C(CN)₃ Z型異質結及其制備方法和應用，該材料首先通過模板誘導結合水熱法制備BiVO₄，再在BiVO₄骨架上原位包覆hm?C(CN)₃制備而成。將硝酸鉍和偏釩酸銨分別溶于硝酸和氫氧化鈉溶液中，再加入聚乙烯吡咯烷酮，隨后將偏釩酸銨溶液滴加到硝酸鉍溶液中，攪拌下用氫氧化鈉溶液調節體系pH至中性，轉移至高壓釜中進行高溫水熱反應，得到尺度介于2?3μm的類紅細胞狀BiVO₄。將三氰基甲烷化咪唑離子液體吸附于BiVO₄，高溫聚合得到BiVO₄/hm?C(CN)₃Z型異質結。本發明的類紅細胞狀BiVO₄/hm?C(CN)₃ Z型異質結具有優異的CO₂捕獲、活化和光生電子、空穴分離能力，可應用于催化和能源轉化領域。

技術領域

本發明屬于半導體復合材料技術領域，具體涉及一種類紅細胞狀BiVO₄/hm-C(CN)₃ Z型異質結及其制備方法。

背景技術

半導體光催化還原CO₂技術被譽為是解決當前環境問題和能源危機的綠色有效方法，具有極大的研究價值和應用前景。自1979年Inoue T等首次報道了二氧化鈦半導體材料應用于光電催化還原CO₂的研究以來，國內外學者已經對光催化還原CO₂的機理和產物選擇性進行了廣泛而深入的分析。然而，傳統的二氧化鈦等光催化劑因存在著禁帶寬度較大，CO₂吸附能力不足，可見光利用率低以及光生電子空穴復合率高等缺陷，其應用受到了極大的限制。作為一種多功能材料，釩酸鉍（BiVO₄）由于具有較高的可見光捕集能力和較正的價帶電位，在光催化產氧和污染物降解方面得到了廣泛的應用。該半導體材料制備工藝簡單，化學穩定性好，無毒，在光催化領域具有廣闊的應用前景。然而，單純BiVO₄能帶位置較正，光生載流子復合率較高，導致其光催化效率不高，熱別是難以實現CO₂的還原轉換。為了進一步改善BiVO₄的物理及化學性質，通過元素摻雜以及與不同半導體材料進行復合，成為近年BiVO₄材料的主要改性策略。

專利CN110038641A公開了一種釩酸鉍/鉻卟啉/石墨烯量子點二維復合Z型光催化材料及其光催化分解水產氫應用。該復合材料沒有突出的形貌特征，同時需要石墨烯量子點（GOD）的負載作為電子傳導介質。專利CN106944118A公開了一種金屬Ag納米顆粒沉積修飾的PCNS/BiVO₄復合光催化劑，該催化劑通過水熱反應得到釩酸鉍負載的磷雜化石墨相氮化碳納米片復合材料，再通過光照對含有硝酸銀的甲基橙溶液進行Ag的還原沉積，制備工藝繁瑣，且催化劑沒有特殊的形貌結構，需要借助貴金屬Ag的等離子體共振效應拓寬光子吸收范圍和提升載流子分離效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種類紅細胞狀BiVO₄/hm-C(CN)₃Z型異質結及其制備方法和應用，該異質結首先通過聚乙烯吡咯烷酮模板誘導結合水熱法制備BiVO₄，再在BiVO₄骨架上原位包覆hm-C(CN)₃制備而成。該材料制備工藝可控，具有較高的比表面積和良好的可見光響應性，特別是其優異的光生電子-空穴分離能力，使得材料在光催化降解污染物、水分解、CO₂應用領域極具潛力。