[发明专利]一种原位合成BiOI复合催化剂的方法及产品

说明书

本发明涉及一种原位合成BiOI复合催化剂的方法及产品，所述BiOI复合催化剂为BiOI@(001)TiO₂@Ti₃C₂，所述方法：1)将Ti₃AlC₂‑MAX相陶瓷粉末分散在HF溶液中进行刻蚀，得到Mxene‑Ti₃C₂；2)将Mxene‑Ti₃C₂分散在含有NaBF₄的盐酸溶液中磁力搅拌得到混合溶液；3)将混合溶液倒入高温高压反应釜，在马弗炉中反应后用去离子水和无水乙醇离心洗涤，得到(001)TiO₂@Ti₃C₂；4)将一定量的(001)TiO₂@Ti₃C₂和Bi(NO₃)₃·5H₂O分散和溶解在乙二醇溶液中并磁力搅拌一段时间，接着将含有KI的乙二醇溶液逐滴加入，得到混合溶液；5)将得到混合溶液倒入高温高压反应釜，在马弗炉中反应后用去离子水和无水乙醇离心洗涤，干燥后得到BiOI@(001)TiO₂@Ti₃C₂。该方法利用(001)TiO₂@Ti₃C₂与BiOI形成异质结，更加高效地对BiOI产生的电子空穴进行分离，更有利于对污染物的催化降解。

技术领域

本发明涉及BiOI复合催化剂的制备领域，具体涉及一种原位合成BiOI复合催化剂(BiOI@(001)TiO₂@Ti₃C₂)的方法及产品。

背景技术

Mxenes-二维过渡金属碳化物或碳氮化物，由美国德雷塞尔大学(DrexelUniversity)的Yury Gogotsi教授和Michel W.Barsoum教授等人在2011年合作发现。Ti₃C₂由于其独特的性质，是这个家族中目前研究得最多的，广泛应用于储能方面。

Ti₃C₂本身含有钛元素，很多学者发现它本身不具备催化性能，但是经过水热或者煅烧可以将其表面的钛氧化成二氧化钛，获得一种新的纳米材料TiO₂@Ti₃C₂。此外，将反应的溶液换成盐酸并且加入NaBF₄，可以生成高活性的001晶面TiO₂并与Ti₃C₂形成异质结。(001)TiO₂和Ti₃C₂形成的异质结可以抑制电子-空穴复合，增强复合催化剂的催化性能。然而由于在(001)TiO₂@Ti₃C₂催化剂中其催化作用的是(001)TiO₂，Ti₃C₂只是作为电子或者空穴受体，因此不具备可见光催化性能。

碘氧铋作为铋系材料的一员，由于大多数具有可见光催化活性而受广泛关注。碘氧铋包括BiOI(1.82eV)，Bi₄O₅I₂(2.08eV)，Bi7O₉I₃(2.28eV)和Bi₅O₇I(2.93eV)。BiOI的禁带宽度最低，有着最宽的光吸收范围，但是由于它的导带(CB)的能量低，抑制了光电子的消耗，导致电子和空穴快速复合大大降低了它的光催化性能。BiOI是一种p型半导体，常用一些n型半导体与其形成p-n结，n型半导体比如TiO₂，ZnO，CdS等。但是它们之间通常只是以微弱的范德华力相结合，导致界面效果差，电子-空穴分离率不是很高。