[發(fā)明專(zhuān)利]一種可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110671661.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113398956B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂英;秦珩杰;李萍;王凱;陳雪蓮;肖美霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/06;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 李博

本發(fā)明提供了一種可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于催化材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明先制備Bi?MOF，通過(guò)活化去除Bi?MOF骨架結(jié)構(gòu)中的溶劑分子和反應(yīng)物分子，防止對(duì)后續(xù)化學(xué)吸附產(chǎn)生影響，并提高Bi?MOF的比表面積；碘單質(zhì)以化學(xué)吸附的方式進(jìn)入金屬有機(jī)骨架Bi?MOF孔道，與Bi?MOF骨架中的O和Bi發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成BiOI，能夠防止化學(xué)吸附過(guò)程中產(chǎn)生的BiOI團(tuán)聚，進(jìn)而可提高BiOI的分散性；并且，由于吸附反應(yīng)在密閉的裝置內(nèi)進(jìn)行，能夠提高BiOI的純度，同時(shí)還能夠提高BiOI的結(jié)晶度，使制備的BiOI具有較高的可見(jiàn)光催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染和能源枯竭已引起諸多全球性問(wèn)題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)行清潔燃料合成與環(huán)境修復(fù)，已經(jīng)被認(rèn)為是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的理想途徑。在光催化反應(yīng)過(guò)程中，光的吸收利用率以及載流子分離轉(zhuǎn)移效率是影響半導(dǎo)體光催化劑催化活性發(fā)揮的關(guān)鍵因素。迄今為止，這一技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，究其原因，主要在于：一是直接利用太陽(yáng)光進(jìn)行光催化轉(zhuǎn)化的效率較低；二是光生載流子分離效率不高，量子效率低，尤其在弱光或無(wú)光情況下無(wú)催化活性；三是表面活性中心數(shù)量不足，界面接觸不良，導(dǎo)致表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢。因此，高效光催化劑的設(shè)計(jì)和制備是提高光催化反應(yīng)效率的核心。針對(duì)光催化材料的局限性，可見(jiàn)光響應(yīng)催化材料的研究成為趨勢(shì)與熱點(diǎn)。

在眾多半導(dǎo)體光催化材料中，鹵氧化鉍光催化材料憑借獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和晶格結(jié)構(gòu)成為近年來(lái)光催化技術(shù)的研究熱點(diǎn)。其中，碘氧化鉍(BiOI)因其較寬的可見(jiàn)光響應(yīng)范圍、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，在污染物降解、光解水制氫、選擇性轉(zhuǎn)化有機(jī)物、二氧化碳還原和光催化固氮領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)異的可見(jiàn)光催化性能。常規(guī)的鉍基光催化材料制備方法主要包括固相法、液相法、氣相法，其中水熱反應(yīng)法操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高而被廣泛使用。但缺點(diǎn)是容易造成局部濃度過(guò)高，得到的產(chǎn)物分散性不好，容易團(tuán)聚，顆粒尺寸不均勻，影響表面活性位點(diǎn)暴露從而影響光催化活性。

因此，亟需提供一種結(jié)晶度高、分散性好，具有較高的可見(jiàn)光催化活性的BiOI光催化劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明制備的可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑結(jié)晶度高、分散性好，具有較高的可見(jiàn)光催化活性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種可見(jiàn)光響應(yīng)的BiOI光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將1,3,5-苯三甲酸、五水合硝酸鉍和甲醇混合，進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到Bi-MOF；

(2)將所述步驟(1)得到的Bi-MOF進(jìn)行活化后，與碘單質(zhì)置于密閉容器內(nèi)，進(jìn)行吸附反應(yīng)，得到BiOI光催化劑。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的1,3,5-苯三甲酸和五水合硝酸鉍的物質(zhì)的量之比為(11～13):1。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的1,3,5-苯三甲酸的物質(zhì)的量和甲醇的體積之比為(3～4)mmol:(60～80)mL。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的溶劑熱反應(yīng)的溫度為110～125℃，溶劑熱反應(yīng)的時(shí)間為18～24h。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的活化的溫度為120～130℃。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的活化的時(shí)間為12～18h。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的Bi-MOF與碘單質(zhì)的質(zhì)量比為(0.5～1.2):(245～255)。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中的吸附反應(yīng)的溫度為45～75℃，吸附反應(yīng)的時(shí)間為20～24h。