[发明专利]一种铟酸锑铋光催化材料及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种铟酸锑铋光催化材料及其制备与应用，属于无机光催化材料领域。该铟酸锑铋光催化材料的化学式为BiSb₃In₂O₉，采用溶胶凝胶法制备得到。本发明制备方法简单易行，原料来源丰富，且制备的材料颗粒度分布均匀、化学稳定性好，在紫外及可见光区域具有良好的光吸收能力，可以有效地降解有机污染物亚甲基蓝，140分钟光催化降解亚甲基蓝的降解率可以达到85％，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及无机光催化材料领域，具体涉及一种铟酸锑铋光催化材料及其制备与应用。

背景技术

1970年初，人们发现了TiO₂作为一种活性光催化剂，在紫外光照射下可用于水的分解和有机物的降解，自此之后，大量的半导体光催化剂得到了广泛的研究。近年来，空气和水污染等环境问题为环境修复领域的持续发展和应用研究提供了动力。

在半导体光催化系统中，当光催化剂受到能量大于其带隙(hv≥E_g)的光照射到时，价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带，形成光生电子(e^-)；而价带中则相应地形成光生空穴(h⁺)，这时就会产生电子-空穴对。光生电子-空穴对可以在无化学作用下重组或迁移到复合半导体的表面，进而可以进行特定的氧化还原过程，使有机污染物分子被氧化分解为二氧化碳和水。因此，光催化过程的效率取决于(I)参与氧化还原反应的载流子的数量和(II)电子空穴对在光激发下能否产生有效的分离。高重组率和可见光照射下有限的利用效率是基于半导体光催化剂发展的两种限制因素。铟基和铋基氧化物半导体有着良好的光催化活性，已被广泛应用于光解水制氢和分解有毒有机分子，它们的微观结构具有较强的包容性，可在一定程度上满足掺杂改性要求。对现有光催化剂进行改性和发展新型的光催化剂都在一定程度上使该领域得到了发展。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种铟酸锑铋光催化材料，光催化活性好。

本发明的目的之二是提供上述铟酸锑铋光催化材料的制备方法，步骤简单。

本发明的目的之三是提供上述铟酸锑铋光催化材料的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种铟酸锑铋光催化材料，其化学式为BiSb₃In₂O₉。

本发明还提供上述铟酸锑铋光催化材料的制备方法，具体步骤是：

(1)按化学式BiSb₃In₂O₉中各元素的化学计量比，分别称取含铋离子Bi³⁺的化合物、含锑离子Sb³⁺的化合物和含铟离子In³⁺的化合物，并将含铋离子Bi³⁺的化合物溶解于盐酸或硝酸中，将含锑离子Sb³⁺的化合物溶解于盐酸或去离子水中，将含铟离子In³⁺的化合物溶解于硝酸或去离子水中，同时在上述三种溶液中分别加入金属离子摩尔量1.5倍至2倍的络合剂，得到各原料的混合液；

(2)将各原料的混合液缓慢混合到一起，在温度为50～100℃的条件下搅拌4～6小时，静置、烘干后得到蓬松的前驱体；

(3)将前驱体置于马弗炉中在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为250～500℃，煅烧时间为2～10小时；

(4)自然冷却后，研磨并混合均匀，之后置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，煅烧温度为530～720℃，煅烧时间为1～8小时，自然冷却后，研磨均匀即得到铟酸锑铋光催化材料。