[发明专利]一种花状WS2

说明书

本发明公开了一种花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结光催化材料的合成方法及其应用，将0.105mmol WS₂分散于摩尔浓度为1mol/L的稀HNO₃溶液中并超声剥离形成混合液A；将4mmol Bi(NO₃)₃•5H₂O加入到溶液A中并搅拌混合均匀形成混合液B；将尿素加入到混合液B中并搅拌混合均匀形成混合液C，再将混合液C的pH调至9后转移至水热反应釜中于180℃水热反应1h，然后自然冷却至室温，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤后置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结光催化材料。本发明合成的花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结光催化材料表现出较高的光催化活性和稳定性，能够用于光催化降解环丙沙星等有机污染物。

技术领域

本发明属于复合光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结光催化材料的合成方法及其应用。

背景技术

随着我国经济的快速发展，相应的环境和能源问题也随之出现。光催化作为一个清洁有效的技术，在污染物降解和太阳能转换方面效果显著。近些年，铋基半导体光催化材料被证明在环境净化方面很有前景。Bi₂O₂CO₃光催化剂由于其在抗菌、超级电容器及光催化方面的潜在应用引起了广大科技工作者的广泛关注。然而，Bi₂O₂CO₃禁带宽度在3.1-3.5eV，限制了其在可见光区的应用，且单组份Bi₂O₂CO₃光生电子-空穴对容易复合。为提升Bi₂O₂CO₃光催化性能，目前进行了大量的研究，包括形貌控制、掺杂、构建异质结等。其中和具有可见光吸收的半导体进行复合构建异质结可以有效地抑制光生电子-空穴对的复合，提高材料的光催化性能，从而提高材料的光催化效果。因此本发明通过构建异质结材料来提高光催化材料的光催化性能。

二维纳米材料是一类新兴的纳米材料类别，由于其独特的物理、电子和化学特性，表现出了很多独特的优势。由于电子被限制在二维平面内，增进了其电子特性；强烈的面内共价键和原子层厚度使得它们表现出了出色的机械强度、柔性以及光学透明度；拥有极大平面尺寸赋予了二维材料极大的比表面积。这极大地吸引了催化和超级电容器这些表面积关联应用领域的研究，成为催化领域研究热点。

作为一种二维层状过渡金属硫化物，二硫化钨（WS2）带隙较小(约1.8eV)，具有强的吸收可见光的能力，以及较高的载流子迁移率和较大的比表面积，在光电转化以及催化领域都有非常优异的性能。

本发明针对Bi₂O₂CO₃缺点，选取二硫化钨二维材料与其复合构建花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结，一方面促进电子-空穴高效分离，另一方面拓展了该材料在可见光区域的响应，从而达到提高光催化性能的效果，并以环丙沙星（CIP）为目标污染物测试光催化性质。目前尚没有关于花状WS₂/Bi₂O₂CO₃异质结光催化材料的合成及其用于光催化降解抗生素环丙沙星的报道。

发明内容