[发明专利]一种溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法

说明书

一种溴氧化铋‑硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法，涉及光催化剂材料制备技术领域。首先利用十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铋反应制备溴氧化铋纳米片，然后在溴氧化铋纳米片上反应生成硫化镉纳米晶。本发明制备的溴氧化铋‑硫化镉纳米复合光催化剂，其微观结构是：硫化镉纳米晶均匀地生长在溴氧化铋纳米片的表面上，溴氧化铋纳米片主要呈现方形结构，生长在溴氧化铋纳米片上的硫化镉纳米晶为量子点，粒子大小介于1‑5nm。这种溴氧化铋‑硫化镉纳米复合光催化剂具有高的可见光催化活性，可显著提高有机染料的降解速率，有望用于太阳光降解水中有机污染物。此制备方法工艺设备简单，操作简便，重复性好，原料价廉易得，适合产业化生产。

技术领域

本发明涉及光催化剂材料制备技术领域，具体是涉及一种溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

自近现代以来，由于大量消耗煤炭、石油及天然气等化石原料，人类面临着极大的能源危机和严峻的环境污染问题。1972年，Fujishima和Honda报道了TiO₂电极在近紫外光照射下分解水产生氢气，从而拉开了光催化研究的序幕。传统的光催化剂TiO₂是一种典型的宽带隙(3.0eV-3.2eV)半导体材料，只能在紫外光区有响应，从而限制了其对太阳能的利用率。近年来，由于铋基材料在环境污染方面表面出较好的光催化活性，且其储量丰富，毒性低，越来越受到更多学者的关注。

卤氧化铋是近年来发展起来的一类新型半导体光催化剂材料。研究发现，随着相对原子量的增大，BiOX(BiOCl-3.2eV，溴氧化铋-2.7eV，BiOI-1.7eV)的带隙越小，这就提高了在广大范围光谱吸收的可能性。然而，材料的微观结构也将直接影响其物理/化学性质，研究表明，纳米尺寸的卤氧化铋因其具有更大的比表面积和更多的活性位点，更利于光生电子和空穴的分离，从而提高其光催化活性。目前，纳米尺寸卤氧化铋的形态组成主要有一维纳米线/棒、二维纳米片/膜、三维层状结构等。

除了形貌和尺寸影响光催化性能之外，还可以通过复合其他调节组分来提高其性能。最常见的主要有半导体材料/BiOX复合、金属材料/BiOX复合、助催化剂/BiOX复合等几种。例如中国专利申请CN 105879888A公开了一种制备CdS/BiOI异质结复合光催化剂的方法，制备的CdS/BiOI异质结复合光催化剂结构中，BiOI颗粒负载在CdS的表面。另有暨南大学硕士学位论文——溴氧化铋/硫化镉、溴氧化铋/硫化铋异质结纳米复合材料的合成及其光催化研究，该论文披露了一种溴氧化铋/硫化镉异质结纳米复合材料的制备方法，首先利用硫脲及乙酸镉制备硫化镉，接着利用溴化钾以及硝酸铋合成溴氧化铋，同时加入制备的硫化镉，从而制备出溴氧化铋/硫化镉异质结纳米复合材料。溴氧化铋为由纳米片组成的球状结构，硫化镉为规整、均一的足球状结构，直径大约400nm，在硫化镉的表面裹附着一层纳米片(即溴氧化铋)，形成了一种特殊的核-壳结构。

本发明利用两步液相合成反应制备出溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂，制得的光催化剂微观结构新颖，硫化镉纳米晶均匀生长在呈方形的溴氧化铋纳米片的表面上，该光催化剂具有高的可见光催化活性，可显著提高有机染料的降解速率，有望用于太阳光降解水中有机污染物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单的溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂制备方法，制得的复合光催化剂具有高的可见光催化活性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种制备溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂的方法，首先利用CTAB和硝酸铋反应制备溴氧化铋纳米片，然后在溴氧化铋纳米片上反应生成硫化镉纳米晶，具体制备步骤如下：

①、制备溴氧化铋纳米片