[发明专利]一种异质结材料及制备方法和用途

说明书

本发明属于半导体材料制备技术领域，特指一种异质结材料及制备方法和用途。将锗酸铋在室温下加入到PVP溶液中得到悬浮液；随后，将CdS粉末在乙醇中剧烈搅拌后，再将得到的CdS溶液缓慢加入到悬浮液中，搅拌后将悬浮液转移至反应釜中160℃水热反应6h，待反应釜冷却至室温，用水和乙醇洗样、烘干得到可见光响应CdS/Bi₁₂GeO₂₀异质结材料。所述CdS/Bi₁₂GeO₂₀异质结材料作为光催化材料用于可见光下光催化降解抗生素。

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，特指一种异质结材料及制备方法和用途。利用水热法合成硫化镉(CdS)与锗酸铋(Bi₁₂GeO₂₀)复合成异质结材料，可用于可见光下降解抗生素。

技术背景

近年来，随着经济的不断发展，全球范围内的能源、环境问题也越来越严重。尤其抗生素在医药个人护理品和畜牧业方面的大规模应用，使水体环境中抗生素的污染已成为当前研究的热点问题。目前光催化技术是一种新兴的污染治理技术，具有效率高、反应条件温和等优点。早在1972年，日本学者Fujishima和Honda对光照TiO₂电极导致水分解产生氢气的发现，使半导体光催化技术在氢能开发和环境治理等方面的应用基础研究迅速开展起来。但在太阳光谱中,紫外光仅占5％，而可见光的比例却高达43％，因此，为了克服传统TiO₂光催化剂仅能响应紫外光的缺点，开发出可实际应用的可见光响应的半导体光催化剂是当前光催化研究领域的热点问题。

由于Bi³⁺金属离子在许多代表性的半导体光催化剂中具有与Ga3+和Sn4+相同的电子排列，因此可用作光催化剂的可行中心金属离子。铋基氧化物被广泛认为是光催化剂，因为它具有很高的光催化性能，如BiWO₆，BiOCl，Bi₂MO₆，Bi₂O₃。作为一系列亚硒酸盐化合物的一部分Bi₁₂MO₂₀(M＝Ge,Si和Ti)材料具有体心立方结构(空间群I23)。最近，Bi₁₂GeO₂₀因其对光催化降解具有强氧化能力而受到越来越多的关注。与此同时，由于其良好的化学与热稳定性、低廉的成本、安全无毒等特点在光催化领域逐渐引起了科研工作者的青睐。此外，由于其优异的物理性质和光电特性，在诸多的领域都有十分广泛的应用。但是，单一Bi₁₂GeO₂₀在可见光下的光催化活性并不理想，这可能是由于Bi₁₂GeO₂₀对可见光的吸收范围有限，以及光生载流子比较容易复合，导致光催化活性低。另一方面，锗酸铋(Bi₁₂GeO₂₀)，作为一种重要的金属氧化物，现研究发现Bi₁₂GeO₂₀与半导体复合形成异质结显著地增强光催化性能，例如：Bi₁₂GeO₂₀/g-C₃N₄等，然而，到目前为止还没有CdS与Bi₁₂GeO₂₀复合形成异质结的制备及光催化应用的报道。

发明内容

本发明针对Bi₁₂GeO₂₀在可见光下光催化活性不高的问题，提出一种可见光响应CdS/Bi₁₂GeO₂₀异质结材料及制备方法和用途，可用于可见光下降解抗生素。

本发明提供的一种可见光响应CdS/Bi₁₂GeO₂₀异质结材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：