[发明专利]碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用。该方法包括：1)按照碘盐与至少含有硝酸铋的铋盐中铋的摩尔比0.5～1.5:1将碘盐水溶液加入到铋盐水溶液中，搅拌得到混合液；2)将步骤1)得到的所述混合液转移至高压反应釜中，在100～200℃下水热反应2～20h，得到BiOI/Bi₆O₆(OH)₃(NO₃)₃·1.5H₂O复合光催化剂。本发明还包括上述方法制备的光催化剂及其应用。本发明提出的方法简单，制备的复合光催化剂光催化活性得到提升，可见光下对水中罗丹明B去除率可达95％以上。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术所表现出的强氧化性、有机污染物矿化完全、成本低、高效、不产生二次污染等优点，使其广泛地应用于生产和生活诸多方面。众所周知，半导体光催化剂在光照射下会产生光生电子-空穴对，空穴具有强氧化性，可降解有机污染物，从而达到水体净化的目的。然而，传统的二氧化钛光催化剂只能吸收宽禁带的紫外光(λ400nm)，这大大限制了光催化在太阳光下的应用。因此，为了充分利用廉价、清洁太阳能，探索出对可见光具有良好响应能力的光催化剂至关重要。

近几十年来，卤氧化铋化合物(BiOX，X＝Cl，Br，I)由于其特殊的二维层状结构，高氧化能力和有效的光催化活性引起了广泛的关注。BiOX的层状晶体结构类似于三明治结构，中间由一层[Bi₂O₂]组成，两侧由两层卤素原子交错而成。正是由于这种独特的结构而形成的内建电场，可以有效提高其光催化性能。尽管如此，依然存在电子-空穴对易于复合问题，尤其是对于带隙较窄的BiOI光催化剂更加严重。BiOI作为一种具有较好可见光响应的窄带隙的p型半导体材料，对可见光的利用率高，但纯BiOI半导体禁带宽度较窄，光生电子-空穴易复合，造成其光催化活性较低。因此研究一种高效BiOI基光催化材料是目前研究的重点。为了解决这一问题，研究人员提出通过构建异质结方法，使电子和空穴分别转移至不同半导体而减少复合几率，提高其催化活性。目前构建异质结半导体的方法多种多样，但大多数制备工艺步骤较为繁琐，对原料添加比例、添加顺序、添加时间、酸碱度等都有具体要求。

Bi₆O₆(OH)₃(NO₃)₃·1.5H₂O是一类宽带隙半导体光催化材料，其禁带宽度为3.38eV。较宽的带隙值致使其对可见光响应较弱，由于光生载流子数量有限，光催化效果不理想。

发明内容

针对BiOI光催化材料载流子易于复合，B_i6O₆(OH)₃(NO₃)₃·1.5H₂O光催化材料可见光响应能力低，光催化活性差的问题，本发明提出一种制备碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

一种碱式硝酸铋和碘氧铋复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)按照碘盐与至少含有硝酸铋的铋盐中铋的摩尔比0.5～1.5:1将碘盐水溶液加入到铋盐水溶液中，搅拌得到混合液；

2)将步骤1)得到的所述混合液转移至高压反应釜中，在100～200℃下水热反应2～20h，得到BiOI/Bi₆O₆(OH)₃(NO₃)₃·1.5H₂O复合光催化剂。

优选地，在步骤1)中，所述碘盐为碘化钾和/或碘化钠，所述至少含有硝酸铋的铋盐为硝酸铋、或者硝酸铋与其他铋源的混合物。

优选地，所述铋源为碘化铋和/或氧化铋。