[發明專利]一種片層狀Bi2

有效

• 申請號: 202110552269.0
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113198453B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 伍媛婷;關夢瑤;韓琳;王錦榮
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明公開了一種片層狀Bi₂O₂SiO₃?Si₂Bi₂₄O₄₀異質復合光催化劑及其制備方法。使用五水硝酸鉍和九水偏硅酸鈉作為原料，以無水乙醇和去離子水為溶劑，檸檬酸、乙二醇(EG)、聚乙二醇400、聚乙二醇6000等為分散劑，聚苯乙烯微球(PS)為改性劑，混合后在不銹鋼密閉高壓釜中反應8～15小時，從而制備出一種具有更多活性位點的片層狀Bi₂O₂SiO₃?Si₂Bi₂₄O₄₀異質復合光催化劑。該方法操作簡單，所制備的粉體粒徑分布均勻且分散性好，所得復合材料既包含新的異質結構的作用，且更小更薄的片層狀結構還提供了更多的活性位點，表現出更高的光催化性能。

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，特別涉及片層狀Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀異質復合光催化劑及其制備方法。

背景技術

鉍系半導體普遍具有良好的光催化性能，其合適的禁帶寬度和特殊的層狀結構使其具有寬的可見光響應范圍，和良好的物理及化學穩定性，是光催化領域的一大研究熱點。但其仍存在著電子-空穴易復合和響應波長范圍窄等問題需要進一步改善解決。

窄的禁帶寬度可以提高對太陽光的利用率，寬的禁帶寬度又可以抑制光生載流子的復合。因此，單一半導體光催化材料難以同時具有優異的光吸收能力和較高的光生載流子分離和遷移效率。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種片層狀異質復合光催化劑及其制備方法，通過構建異質結解決了上述矛盾，所得復合光催化劑粒徑分布均勻，具有更小更薄的片狀結構，具有更多活性位點，該結構能夠有效提高對光的利用率，提高光催化活性，并且其制備工藝簡單。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種片層狀異質復合光催化劑，表達式為Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀，其結構為厚度約15～25nm，邊長不超過1.5μm的薄片所組成的三維交叉式片層結構。相比于改性前的厚板狀，具有更小更薄的微觀結構；三維交叉式片層結構，提供了更多的活性位點，提高了光催化劑的光催化活性。

所述片層狀異質復合光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在硝酸鉍溶液中加入分散劑得到A液，以偏硅酸鈉溶液為B液，其中硅離子與鉍離子的摩爾比為1:1～1.5:1；

步驟2，將B液緩慢滴加至A液中，繼續攪拌，混合均勻后，再加入PS懸浮液，得到前驅體溶液；

步驟3，將前驅體溶液在帶聚四氟乙烯襯里的不銹鋼密閉高壓釜中150～ 250℃下保持8～15小時，然后自然冷卻至室溫；

步驟4，將所得到的產品收集離心，并用去離子水和無水乙醇洗滌數次，然后在60℃～80℃下干燥，研磨后即可獲得片層狀的Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀異質復合光催化劑。

所述硝酸鉍溶液的質量濃度為60～80％，A液中分散劑的濃度控制在0.3～1.2mol/L。

所述分散劑為檸檬酸、EG、聚乙二醇400和聚乙二醇6000中的一種或多種，當為多種時，配比任意。

所述偏硅酸鈉溶液的質量濃度為20～50％。