[发明专利]一种碳纤维布@BiOI@Ag光催化复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及碳纤维布@BiOI@Ag光催化复合材料的制备方法，包括a.将碳纤维布依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别浸泡超声；然后将碳纤维布置于真空干燥箱中真空烘干；b.将碘化钾溶于丙三醇水溶液中，搅拌，形成碘化钾溶液；c.将所述碘化钾溶液中加入五水硝酸铋和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌和超声一定时间，形成混合透明溶液；d.将所述混合透明溶液和前处理过的碳纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，并将反应釜放到恒温箱中，恒定温度下反应一定时间后，得到碳纤维布@BiOI；e.将一定量的AgNO₃加入去离子水中，得到AgNO₃溶液，再将碳纤维布@BiOI置于AgNO₃溶液中；在紫外光下照射得到碳纤维布@BiOI@Ag。该产品优良的可见光光催化性能，在能源、环保行业具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备工艺技术领域，涉及一种碳纤维布@BiOI@Ag光催化复合材料及其制备方法。

技术背景

随着工业化的不断发展，环境污染愈发严重，其中水环境污染的预防与治理已经成为关注的焦点之一。目前，水污染治理常用的方法有物理化学法、生化降解法、电化学处理法、光催化法等。其中光催化法是光催化剂在光照条件下将有机污染物降解成CO₂和H₂O等无机小分子的一种绿色污水处理方法。降解过程中光催化剂，不消耗，无二次污染，利用太阳光，高效环保。光催化技术自上世纪70年代诞生以来，经过40余年的发展，已经广泛应用于环境光催化领域和能源光催化领域。可以说，光催化技术已经成为缓解日益严峻的环境和能源问题的有效途径。然而，目前大多数半导体光催化材料还存在光吸收范围窄、光生载流子复合快和光电转换效率低等问题。此外，纳米尺寸光催化材料比表面积大、活性高，但难以分离回收，而目前很难找到既保持催化剂本身活性又满足特定材料的理化性能要求的合适载体。因此，实现光催化材料的大规模工业化应用依然任重道远。

通常认为光催化反应包括以下三个过程：①半导体吸收太阳光激发出光生电子和空穴，②光生电子和空穴的分离并迁移至半导体表面，③半导体表面的光生电子和空穴分别参与还原反应和氧化反应。太阳光谱中紫外光光子数目含量不到5％，导致TiO₂和ZnO等传统光催化材料仅能利用太阳光谱的中小部分光子能量。此外，光生载流子还存在严重的体内辐射和非辐射复合以及体外表面复合，导致光催化过程太阳光的利用率更低。因此，高效的光催化过程不仅取决于半导体材料对可见光和红外光的利用率，还取决于它抑制光生载流子复合的能力。多年来，人们通过结构设计提升光生载流子分离效率。例如通过提高结晶度、减小尺寸等手段来抑制体内复合，引入共催化剂降低表面复合等。但是单一的光催化半导体材料依然无法同时满足光吸收范围广、光生载流子复合率低并且具备合适的导带或价带电势的苛刻条件。复合光催化材料在这种研究背景下应运而生。复合光催化体系为光催化技术的利用打开了全新的局面，无论是光吸收特性、载流子分离特性、光催化性能，还是材料回收性能及成本控制都达到了明显优于单元光催化半导体材料效果。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种工艺简单、成本低、反应周期短、碳纤维布@BiOI@Ag光催化复合材料及其制备方法。

一种碳纤维布@BiOI@Ag光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将碳纤维布依次置于丙酮、乙醇、去离子水中分别浸泡超声一定时间；然后将碳纤维布置于真空干燥箱中，在一定温度下真空烘干备用；b.将碘化钾溶于丙三醇水溶液中，搅拌，形成碘化钾溶液；c.将所述碘化钾溶液中加入一定量的五水硝酸铋和PVP，搅拌超声一定时间，形成混合透明溶液；d.将所述混合溶液和前处理过的碳纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，并将反应釜放到恒温箱中，恒定温度下反应一定时间后，得到碳纤维布@BiOI；e.将一定量的AgNO₃加入去离子水中，得到AgNO₃溶液，再将碳纤维布@BiOI置于AgNO₃溶液中；然后，在紫外光下照射一定时间，将Ag⁺还原为Ag，即得到碳纤维布@BiOI@Ag。