[发明专利]一种富含氧空位Bi/BiVO4

说明书

本发明公开了一种富含氧空位Bi/BiVO₄‑CdS光催化剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：BiVO₄的制备：步骤2：Bi/BiVO₄的制备：步骤3：Bi/BiVO₄‑CdS的制备：将Bi/BiVO₄添加到含二水乙酸镉的去离子水中；然后将溶液搅拌30分钟，以实现Cd²⁺在Bi/BiVO₄表面上的优先吸收；将硫脲加入上述溶液中并在80‑100℃下保持20‑40分钟；将沉淀物用去离子水洗涤数次，并在真空烘箱中干燥后得到Bi/BiVO₄‑CdS光催化剂，提供了一种在可见光下对四环素表现出降解效率高，速率快，具有良好的经济和环境效益的富含氧空位的Bi/BiVO₄‑CdS光催化剂。

技术领域

本发明属于新型材料技术领域，涉及一种富含氧空位Bi/BiVO₄-CdS光催化剂的制备方法。

背景技术

四环素是一类新兴的有机污染物，被广泛用于治疗人类和动物疾病，由于抗生素耐药性事件的增加，引起了公众的广泛关注。四环素是最常见的一种广谱抗生素，广泛用于治疗细菌感染，并作为促进多种水产养殖动物生长的添加剂。然而，大量的四环素使用也给环境带来了严重的危害。因此，研究四环素的高效去除具有较高的科学意义。

目前，生物处理、反渗透、萃取以及吸附法被广泛用于去除四环素，然而这些方法所需时间长，处理工艺复杂，并产生二次污染。光催化降解技术由于其便宜，易操作的特点，成为去除四环素的可选技术。Zhang等人[Characterization and photocatalyticproperties of Au/BiVO4 composites]利用水热法合成了Au/BiVO₄复合材料，1.48wt％的Au/BiVO₄复合材料表现出比其他样品更好的光催化活性。金离子增强了电荷载流子分离和抑制电子空穴结合，从而导致更高的光催化活性。然而，由于窄带隙能量导致光诱导载流子的快速重组，因此需要进一步提高纯BiVO₄光催化剂的光催化性能。Z型复合半导体系统通常包括两种半导体材料和一种贵金属，它不仅可以改善反应的可见光吸收和电荷转移速率，而且提高了能量转化率。CdS具有良好的载流子传输能力，可以使光生电子和空穴及时有效地移动，延长了光生载流子的寿命并提高了光催化活性。

此外，氧空位(OV)在铋基光催化剂中是一种有效的电子捕获和穿梭剂，它可以作为Z型复合光催化剂中的电子介质，提高氧化还原能力和光生电子-空穴对的分离效率。Gao等人[Surprise in the phosphate modification of BiOCl with oxygen vacancy:Insitu construction of hierarchical Z-scheme BiOCl-OV-BiPO₄ photocatalyst forthe degradation of carbamazepine]采用一种简便的原位磷酸盐改性方法制备了一种新型的BiOCl-OV-BiPO₄光催化剂。BiOC_l-OV-BiPO₄光催化剂在氙灯照射30min后的最大降解率为81.70％，反应动力学常数(k)为普通BiOCl样品的5.75倍。氧空位(OV)对Z型BiOCl-OV-BiPO₄的形成具有重要意义，表明OV有利于BiOCl表面BiPO₄的生成；OV作为电子介质，促进BiOCl与BiPO₄之间光生载流子的分离。