[發明專利]一種氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210886167.7
• 申請日: 2022-07-26
• 公開（公告）號: CN115920930A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳元平;徐晶;柳孟池;葉鵬;唐國剛
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J27/051;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38;C02F103/34
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 石曉花

本發明提供了一種氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑及其制備方法和應用，屬于光催化劑制備和環境保護技術領域；在本發明中，將Bi?MOF衍生的氯氧鉍(BiOCl)和二硫化鉬納米片復合，將BiOCl和MoSsubgt;2/subgt;納米片自組裝成微米棒，得到氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑；所述氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑的制備工藝簡單、成本低廉、產率高及光催化效率高，在光催化、氣敏、污水處理等領域中具有重要的應用，有望用于大規模的工業生產。

技術領域

本發明屬于光催化劑制備和環境保護技術領域，具體涉及一種氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

環境污染與保護成為了當今社會面對的重大課題，當含有污染物的廢水排到海洋中，其降解會加快了水體中溶解氧的消耗速率，進而導致海洋系統中可用降解氧日益減少。然而，傳統的污水治理方法存在效率低和能耗較高以及造成二次污染等不足。因此尋找高效率、低成本和不造成二次污染的新型污水氧化技術迫在眉睫。

近年來，半導體光催化劑作為一種綠色技術被廣泛應用于能源危機和環境保護。光催化技術不僅符合綠色發展的需要，能夠實現無二次污染，在效率上也得到大幅提升。對于光催化技術來說，設計和制備具有高氧化還原能力、寬光響應范圍和有效電荷轉移效率的光催化劑是提高光催化效率的核心。近年來，Bi基半導體表現出很高的太陽能利用率和量子效率，被認為是最經濟和最有前途的光催化劑之一。BiOX(X＝Cl，Br，I)作為一種典型的由四方晶系(PbFCl型)結構組成的層狀半導體，由于具有嵌入雙X層的[Bi₂O₂]²⁺片的特殊分級結構和合適的光學響應帶隙，在光催化反應過程中表現出良好的光催化性能和良好的穩定性。然而，BiOX基光催化劑的窄禁帶和低載流子遷移率嚴重限制了其廣泛應用。而且在傳統方法制備的BiOX基光催化劑的合成過程中，其納米片容易團聚，不利于暴露更多的活性位點和吸附位點，極大地影響了其在光催化領域的應用。MoS₂由于其良好的電化學性能和大的比表面積而被廣泛用作高效的光催化劑、助催化劑和/或電子介體，但由于層間范德華力導致的團聚現象、導電性差以及電子空穴易復合等問題限制了其發展。因此，需要提供一種制備工藝簡單、成本低廉、產率高及光催化效率高的光催化劑。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑及其制備方法和應用。在本發明中，將Bi-MOF衍生的氯氧鉍(BiOCl)和二硫化鉬納米片復合，將BiOCl和MoS₂納米片自組裝成微米棒，得到氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑；所述氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑的制備工藝簡單、成本低廉、產率高及光催化效率高，在光催化、氣敏、污水處理等領域中具有重要的應用，有望用于大規模的工業生產。

本發明中首先提供了一種氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)MoS₂納米片的制備：

以鉬源、硫源為原料，加入還原劑及表面活性劑，攪拌均勻后形成反應液，然后在150℃～500℃下水熱反應16～48h，得到MoS₂納米片；

(2)氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑的制備：

將Bi源與有機框架試劑溶于有機溶劑，然后在120℃下水熱反應得到Bi-MOF，備用；

將MoS₂納米片和Bi-MOF加到去離子水中形成混合溶液，然后引入氯源在90℃下水浴反應，反應結束后洗滌、干燥，并將干燥后的產物在450℃下煅燒，煅燒結束后得到氯氧鉍/二硫化鉬復合光催化劑MOF-BiOCl/MoS₂。