[發明專利]一種鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110377520.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113083281B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 盧啟芳;薛義松;顧洪旭;魏明志;郭恩言
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J23/28
• 分類號: B01J23/28;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 張蕾

本發明涉及一種鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料及其制備方法與應用。所述鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料的微觀形貌為不規則的鉬酸鉍納米顆粒和/或不規則的鉬酸鉍納米棒負載在碳納米纖維的表面。所述碳納米纖維的直徑為100～200nm，碳納米纖維的長度為5～20μm，所述不規則的鉬酸鉍納米顆粒的直徑為20～90nm，不規則的鉬酸鉍納米棒直徑為20～70nm，不規則的鉬酸鉍納米棒長度為30～600nm。本發明提供的鉬酸鉍/碳柔性膜具有更好的光催化活性和光催化降解性能，特別對四環素的降解率可達97％以上。同時形貌均一、連續性好、綠色無污染，并且具有柔韌性，整體宏觀為薄膜狀，比粉末材料更容易回收和重復利用，可以有效降低成本，提升經濟效益。

技術領域

本發明涉及一種鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料及其制備方法與應用，屬于無機光催化材料技術領域。

背景技術

近年來，隨著工業化進程的加快和社會經濟的飛速發展，人們對能源的需求不斷增加，由此導致的能源危機和環境污染問題越來越嚴重。其中，環境污染問題中的水體污染嚴重破壞了生態平衡，威脅著人類的生存環境與生命健康，因此，對水體污染的控制和治理已經成為人類社會亟需解決的重大問題之一。半導體光催化技術因其反應條件溫和、穩定高效、無二次污染等優點，是解決水體污染問題的有效方法之一。

1972年，藤島昭和本多建一發現在光照條件下可以利用TiO₂將水光解產生氧氣和氫氣。因此，TiO₂被人們廣泛研究，迄今為止已經報道了多種基于TiO₂的光催化劑。但是，TiO₂是一種典型的寬帶隙半導體，其禁帶寬度較大，僅對紫外光有響應，而紫外光僅占太陽光譜的4％左右，因此，TiO₂對太陽光的利用率很低，同時，TiO₂光催化劑還存在量子效率低、光生載流子復合率高等缺點，這都限制了它的應用。因此，開發具有可見光響應的窄帶隙半導體光催化劑是非常有必要的。

Bi₂MoO₆是一種典型的Aurivillius相類鈣鈦礦半導體材料，其禁帶寬度大約為2.70eV，能有效利用太陽光中的可見光，并且其優異的穩定性、低成本、無毒等優點使其成為光催化領域的研究熱點。盡管Bi₂MoO₆具有很多優點，但其仍存在光量子效率差、光生載流子復合率高等缺點，限制了其實際應用。因此，可以通過改性的方法改善其缺點，常見的改性方法有形貌調控(參見：Sensors and Actuators B:Chemical,2018,277,312-319)、離子摻雜(參見：Molecular Catalysis,2017,433,301-312)、貴金屬負載(參見：MaterialsScience in Semiconductor Processing,2015,34,175-181)、半導體復合(參見：ChemicalEngineering Journal,2021,403,126328)等。

中國專利文獻CN105879855A公開了一種石墨烯-γ-鉬酸鉍納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：1)將石墨烯，硝酸鉍和乙二醇一起溶劑熱反應，再經過濾、洗滌、烘干得石墨烯-乙二醇鉍復合物；2)將所得復合物均勻分散在鉬酸鈉水溶液中，調節所得溶液體系的pH值為0-3，然后進行水熱反應，再經過濾、洗滌、烘干得石墨烯-γ-鉬酸鉍納米復合材料。但該專利制備的石墨烯-γ-鉬酸鉍納米復合材料為粉末，而粉末材料在溶液中的分離比較困難，不利于Bi₂MoO₆光催化劑的回收利用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料及其制備方法與應用。本發明的鉬酸鉍/碳柔性膜光催化材料中的鉬酸鉍同時具有低溫相和高溫相，能有效的分離光生載流子，同時，碳不僅具有強的吸附性，還能加快光生電子的傳輸速率，進一步提高其光催化性能。

術語說明：

紡絲接收距離：靜電紡絲針頭到接收裝置的距離。