[發明專利]一種金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110408262.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113145115B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王彥斌;孟迪;張丁戈
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: B01J23/68
• 分類號: B01J23/68;C01B15/027
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法及其應用，以溶劑熱法合成并經過煅燒的鎢酸鉍為半導體光催化材料，通過化學沉積法將金納米粒子負載在半導體光催化材料表面制備得到目標產物金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑，具有操作簡單、消耗能量低、副產物少以及危險性低等優點，通過該方法制備的金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑能夠用于光催化還原Osubgt;2/subgt;合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;。

技術領域

本發明屬于光催化材料的合成技術領域，具體涉及一種金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

隨著工業化和城市化的快速發展，環境污染和能源危機已成為人類社會面臨的兩大挑戰。過氧化氫（H₂O₂）作為一種重要的清潔化學品，易于儲存和運輸，是下一代可持續的能源載體，被廣泛應用于漂白試劑、醫療滅菌、造紙、化學合成反應物、火箭推進劑、電子、食品、環境凈化等許多領域，既能解決環境污染又可緩解能源危機。目前，合成H₂O₂的方法主要有2-乙基蒽醌（EAQ）法、H₂與O₂直接合成法、電化學合成法等。然而，上述方法大多存在步驟繁瑣、具有潛在的爆炸風險和能耗高等缺點。利用半導體光催化劑光催化還原O₂產生H₂O₂是一個質子耦合電子轉移（PCET）過程，僅需要H₂O、O₂和光子的參與，是一種環境友好的過程。因此，以地球上豐富的水和氧氣為資源，通過可見光催化H₂O₂合成是一種非常有前景的技術。

鎢酸鉍（Bi₂WO₆）作為一種新型的氧化物型半導體光催化材料，因具有較窄的帶隙寬度、較強的氧化能力、較高的光化學穩定性以及成本低廉等優點而被廣泛關注和深入研究。但是，鎢酸鉍光催化合成H₂O₂的催化活性仍有待提高。金納米粒子（Au?nanoparticles，Au?NPs）經常被用作還原助催化劑，將Au?NPs修飾到Bi₂WO₆半導體表面，能顯著提升光催化劑對可見光的吸收，進而有效地光催化還原O₂合成H₂O₂。

基于以上分析，本申請采用化學沉積的方法將金納米粒子助催化劑與Bi₂WO₆光催化劑相結合，得到Au_x/Bi₂WO₆光催化劑，在可見光或模擬太陽光照射下，可以有效地光催化還原O₂為H₂O₂，從而得到一種清潔的氧化劑和能源載體。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法及其應用，具有操作簡單、消耗能量低、副產物少以及危險性低等優點，通過該方法制備的金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑能夠用于光催化還原O₂合成H₂O₂。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法，其特征在于具體過程為：以溶劑熱法合成并經過煅燒的鎢酸鉍為半導體光催化材料，通過化學沉積法將金納米粒子負載在半導體光催化材料表面制備得到目標產物金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑。

本發明所述的金納米粒子修飾的鎢酸鉍半導體光催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為：