[发明专利]一种Bi2Ti2O7/Bi4Ti3O12复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂及其制备方法，具体涉及一种以硝酸铋和钛酸四丁酯为铋源和钛源，通过化学溶液分解法制备Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂的方法。

背景技术

近年来，可见光催化技术由于在太阳能转换和环境净化方面的巨大潜力，受到广泛的关注。自从TiO₂被发现可以作为潜在的光催化半导体，应用于污染物降解和分解水制氢，科学家们尝试了各种方法来改善其光催化性能。然而，受限于两个主要的缺点：可见光利用率低和光生电子空穴复合率高，TiO₂仍然很难实现对可见光的高效利用。因此，研究人员专注于找到其他有着更好的光催化活性的半导体。

Bi₄Ti₃O₁₂是一种典型的aurivillius氧化物半导体,与二氧化钛相比(E_g=3.2 eV)光学带隙较低(E_g=2.8 eV)。由于结构中存在TiO₄四面体和立体活性的Bi^3＋离子，它作为一种新型高效光催化剂在近年来被广泛研究。但是有关Bi₄Ti₃O₁₂基的混晶材料的研究目前还很少。Du等(Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18(38), 26530) 将不同摩尔比的锐钛矿TiO₂和Bi₂O₃混合均匀，在750℃下煅烧2h，制得Bi₁₂TiO₂₀/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂。Liu等(J. Mater. Sci-Mater. El. 2016, 1, 16)将P25，Bi₂O₃，NaCl，KCl以一定的比例研磨均匀，在900℃下煅烧2h，得到Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂纳米片异质结。Shi等(J. Mater. Chem. A, 2015, 3(12), 6586)将硝酸铋和钛酸四丁酯溶解在DMF中，以PVP为表面活性剂，通过静电纺丝法制得了Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂纳米纤维异质结。然而这些方法对设备的要求高，并且得到的钛酸铋基混晶材料颗粒巨大，严重影响了其光催化活性。所以开发操作简单，成本低廉，粒径微小，适用于大规模生产的方法，已经成为Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂生产者们所追求的主要目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂，以及一种化学溶液分解法制备Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂的方法。

本发明首先提供一种Bi₂Ti₂O₇/Bi₄Ti₃O₁₂复合光催化剂，该催化剂为一种纳米颗粒，该催化剂粒径较小，粒径仅为20-80 nm、形貌规则、可见光吸收能力高、光催化效果好。