[發(fā)明專利]一種Bi2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110702693.9
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113289652B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛劍平;王艷霞;孫艷娟;陳思;董帆;侯喜鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）;銅陵博雅渡業(yè)新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J27/232
• 分類號: B01J27/232;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 重慶中之信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50213
• 代理人: 羅慶

本發(fā)明提供了一種Bi₂O₃/(BiO)₂CO₃異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體光催化劑及其制備方法；具體為本發(fā)明制備的光催化劑存在復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以促進光生載流子的分離，并與水和氧氣分子反應(yīng)后產(chǎn)生更多的活性自由基，進而使得污染物NO和中間產(chǎn)物的有效活化，加快反應(yīng)速率，提升光催化反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性；且本方案的光催化劑的制作成本較低，使其具有廣泛應(yīng)用的潛力；此外本發(fā)明采用一步原位合成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)通過改變價導(dǎo)帶位置來實現(xiàn)對光吸收范圍的改變，從而進一步改變電荷傳輸方式和效率，減少光生載流子的復(fù)合，最終達到提升光催化性能穩(wěn)定性的目的；能有效降低中間有毒副產(chǎn)物NO₂的生成，還具有反應(yīng)條件溫和、操作簡單的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Bi₂O₃/(BiO)₂CO₃異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染和能源短缺的日益加劇，半導(dǎo)體光催化利用光能將環(huán)境中多種有毒有害物質(zhì)高效去除的方式、被視為一種提供可再生能源和解決環(huán)境問題的有效策略。在室內(nèi)空氣污染治理方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，但是多數(shù)的半導(dǎo)體光催化劑其光催化效率和選擇性仍然不令人滿意，具體為光生電子和空穴復(fù)合嚴(yán)重，可見光利用率低以及有毒副產(chǎn)物的積累等問題的存在阻礙著光催化技術(shù)的應(yīng)用。因此，尋求一種可以高效地轉(zhuǎn)移載流子并且抑制中間有毒副產(chǎn)物NO₂的半導(dǎo)體光催化劑乃當(dāng)務(wù)之急。

在半導(dǎo)體類光催化劑中，鉍系半導(dǎo)體具有獨特的微觀結(jié)構(gòu)，能帶位置，從而可以利用光能來達到催化的目的，并且制作成本和合成技術(shù)簡單而得到廣泛的應(yīng)用和研究，其中(BiO)₂CO₃由于其具有低的哺乳動物毒性和良好光熱穩(wěn)定性而引起了人們的特別關(guān)注。然而，由于其價帶導(dǎo)帶位置的限制，所以不具有良好的可見光吸收性能，在環(huán)境凈化領(lǐng)域中的應(yīng)用仍然十分有限；但恰好另外一種鉍系材料Bi₂O₃具有合適的能帶結(jié)構(gòu)，但是其光生載流子壽命不長，所以活性受到限制。

為此，現(xiàn)有研發(fā)的異質(zhì)結(jié)光催化劑其制備方法主要采用水熱的方法制備，使得最后生成的產(chǎn)物合成性不佳，導(dǎo)致吸收效率與穩(wěn)定性不佳，有待提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服目前多數(shù)半導(dǎo)體光催化劑其光催化性能不佳、穩(wěn)定性不足的缺點，而提供了一種能提升光催化穩(wěn)定性、有效降低中間有毒副產(chǎn)物NO₂生成的光催化劑及其制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種Bi₂O₃/(BiO)₂CO₃異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體光催化劑，包括：由納米片層狀的(BiO)₂CO₃和棒狀β-Bi₂O₃組成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，且該異質(zhì)結(jié)上設(shè)有氧缺陷結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種制備方法，一種Bi₂O₃/(BiO)₂CO₃異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體光催化劑的制備方法，該制備方法用于制備由納米片層狀的(BiO)₂CO₃和棒狀β-Bi₂O₃組成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：

S1.將硝酸溶于蒸餾水中，形成稀釋的硝酸液體；

S2.向硝酸液體中加入Bi聚合物得到混合物A；

S3.加入表面活性劑并攪拌均勻后得到混合物B；

S4.在水浴條件下，向混合物B中加入有機酸，并攪拌均勻得到混合物C；