[发明专利]一种BiOCl/g-C3N4/Bi2O3复合粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种BiOCl/g‑C₃N₄/Bi₂O₃复合粉体及其制备方法和应用，先以Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料配制前驱液，利用水热法制备出立方相Bi₂O₃微晶；再将尿素通过煅烧法制备出g‑C₃N₄；再将g‑C₃N₄和Bi₂O₃混合并加入甲醇进行超声反应，得到g‑C₃N₄/Bi₂O₃粉体，最后加入盐酸进行超声反应，得到BiOCl/g‑C₃N₄/Bi₂O₃复合粉体。本发明结合传统的水热法、煅烧法、盐酸浸泡法以及超声合成法制得了BiOCl/g‑C₃N₄/Bi₂O₃复合粉体，该复合粉体具有较高的吸附特性和光催化特性，在可见光照射下对有机污染物有很高的光催化效果，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种BiOCl/g-C₃N₄/Bi₂O₃复合粉体及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业化的不断深入，日益增长的环境问题逐渐威胁到了人类社会的可持续发展。半导体光催化是解决这些环境问题的一种非常好的选择，因为它意味着可以采用一种绿色的方式直接利用太阳光降解污染物。考虑到在光催化过程中光生载流子发挥了主要的作用，一个活性高的光催化剂应该拥有比较宽的光谱吸收范围和非常高的量子产率。将两种或三种能带匹配的窄带隙半导体复合，光生载流子在两种或三种复合的半导体之间的转移将会提高量子产率。

Bi₂O₃、g-C₃N₄和BiOCl是目前三种研究非常热门的窄带隙半导体光催化剂。Bi₂O₃因带隙能可调性、高性能氧离子电导以及具有多种晶型等特性被广泛应用于光学薄膜、光伏电池、燃料电池、化学传感器以及催化等领域。Bi₂O₃作为一种重要的功能材料，因具有禁带宽度较窄(2.8eV左右)、氧空位多、光导特性良好等优点，使其对太阳光有较高的利用率、氧化能力强，是一种具有可见光响应的半导体光催化材料。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其在常温下具有高的热稳定性和化学稳定性、原料来源丰富、无毒且不含金属、特殊的电子结构和能带结构等优异性能，可以直接对可见光表现出良好的吸收和利用，并且在可见光催化产氢和降解污染物领域显示出了良好的活性，备受光催化领域的广泛关注。BiOCl是一种新型的光催化剂，它是卤氧化铋家族中组成最简单的一员，晶体是由[Bi₂O₂]和[Cl]结构单元组成，具有层状结构。这种层状结构有助于在光催化过程中光生载流子的转移，提高光催化剂的量子效率。正是由于 BiOCl层状结构和合适的禁带宽度的，较好的光催化活性，使其成为一种非常有潜力的光催化材料。

迄今为止，实现BiOCl、g-C₃N₄和立方相Bi₂O₃三者复合的工作尚未见报道，也没有专利和文献报道过制备BiOCl/g-C₃N₄/Bi₂O₃复合粉体的方法。

发明内容