[发明专利]一种含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂及其制备方法

说明书

本申请公开了一种含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂及其制备方法，所述制备方法所制备出的含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂，通过碳酸根缺陷的构建，在正方晶相碳酸氧铋光催化剂的价带与导带间形成了一个缺陷中间能级，改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子‑空穴对的复合。同时也扩宽了可见光响应的范围，提高了可见光的利用率，同时提高了对NO的去除率。此外，本申请所述的制备方法所制备出的含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂的生产经济成本低廉。

技术领域

本申请涉及催化剂领域，尤其涉及一种含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着人类科技文明的进步，工业得到了大规模地发展，汽车也越来越普及，大量的氮氧化物排放入大气中。氮氧化物作为光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏的污染物，氮氧化物已经成为世界各国亟待解决的大气污染物。可见光驱动的光催化方法作为一种环境友好的绿色技术在环境污染净化和太阳能能源转化方面都展现出了良好的应用前景。可见光驱动的光催化方法能使氮氧化物在光催化剂作用下发生氧化反应，生成H₂O、硝酸盐、亚硝酸等而达到无害化，从而净化环境。

铋系光催化剂具有良好的光催化活性，可以有效地降解氮氧化物。大部分铋系光催化剂能被可见光激发，具有可见光催化活性。但是，现有技术制备的铋系光催化剂的光量子转换效率较低，光响应范围窄，太阳能(可见光)利用率低等问题的存在阻碍了光催化技术的应用。

碳酸氧铋，(BiO)₂CO₃，为正交晶体结构，晶胞参数属于Imm2空间群，由层状[Bi₂O₂]²⁺和[CO₃]^2-交替排列而成，为新型光催化材料，受到广大研究者的重视，并且应用到空气净化处理方面。

虽然纯相碳酸氧铋光催化剂的禁带宽度较大，但是仅对紫外光有较强的吸收，是一种紫外光催化剂。现有技术制备的纯相碳酸氧铋光催化剂不能在价带与导带之间构建一个缺陷中间能级，无法改变光生电子从价带到导带跃迁激发路径，进而无法促进光生电子的迁移效率的提高。

发明内容

本申请提供了一种含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂及其制备方法，通过所述制备方法制备出含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂，由于碳酸根缺陷的形成，可在正方晶相碳酸氧铋光催化剂的价带与导带之间构建一个缺陷中间能级，改变了光生电子从价带到导带跃迁激发路径，以达到提高光催化剂的光量子转换效率，增强其可见光催化活性的目的。

根据本申请的实施例第一方面示出一种含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂的制备方法，所述制备方法包括：

S101，将硝酸加入去离子水中，得到稀硝酸溶液；

S102，将五水硝酸铋加入稀硝酸溶液中，搅拌至所述五水硝酸铋溶解，然后加入浓氨水，得到浑浊乳白溶液；

S103，将二氧化碳通入所述浑浊乳白溶液中，静置沉淀后得到白色沉淀物；

S104，将所述白色沉淀物进行离心洗涤后干燥，得到纯正方晶相碳酸氧铋光催化剂；

S105，将稳定剂加入去离子水中，然后加入所述纯正方晶相碳酸氧铋光催化剂，磁力搅拌得到白色混合物溶液；

S106，将硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至硼氢化钠溶解，得到硼氢化钠溶液；

S107，将所述硼氢化钠溶液滴加到白色混合物溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到黑色沉淀物；

S108，将黑色沉淀物离心洗涤后干燥，得到含有碳酸根缺陷的正方晶相碳酸氧铋光催化剂。

可选择的，所述稀硝酸溶液的浓度为0.8mol/L-1mol/L。