[发明专利]银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂及其制备方法和应用，所述方法包括步骤1，将暴露(010)晶面的BiVO₄粉体加入去离子水中混合均匀进行紫外光照，向加入AgNO₃在紫外光照下混合均匀，最后沉淀依次洗涤和干燥，制得Ag/BiVO₄粉体；将三聚氰胺、HNO₃溶液和乙醇混合均匀后蒸干，再将得到的前驱体两次煅烧，最后将得到的粉体在去离子水中混合均匀；步骤2，将Ag/BiVO₄粉体在去离子水中混合均匀后紫外光照，再将其中的粉体依次洗涤和干燥，得到银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂。采用光选择沉积法，增大催化剂的光响应范围，提高载流子的分离效率，延缓电子与空穴对的复合速率，实现异质结的有效光催化活性。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体为银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业快速发展所带来的环境污染问题正在严重恶化，半导体光催化技术能够利用清洁的可再生能源降解污染物，实现环境的净化。

钒酸铋(BiVO₄)主要有四方晶白钨矿、四方晶锆石和单斜相白钨矿三种晶体结构。单斜相BiVO₄在可见光区也有明显的吸收带，单斜相BiVO₄在可见光区的吸收主要是由电子从Bi 6s轨道或者Bi 6s和O 2p的杂化轨道跃迁至V 3d轨道而产生的。单斜相BiVO₄(m-BiVO₄)的禁带宽度约为2.4eV，是铋系光催化剂中光催化效果较好的半导体之一，具有无毒、禁带宽度窄、光化学稳定性好、氧化还原能力强等优点。

然而BiVO₄载流子分离效率较差和光生电子-空穴对复合率高的缺点使其在实际应用中受到一定限制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂及其制备方法和应用，采用光选择沉积法，增大了催化剂的光响应范围，提高了载流子的分离效率，延缓了电子与空穴对的复合速率，实现了异质结的有效光催化活性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，先将暴露(010)晶面的BiVO₄粉体加入到去离子水中混合均匀，之后进行紫外光照，得到混合体系A，再向混合体系A中加入AgNO₃，之后在紫外光照下混合均匀，AgNO₃与所述BiVO₄粉体的质量比为(1～3)：10，得到混合体系B，最后将混合体系B中的沉淀依次洗涤和干燥，制得Ag/BiVO₄粉体；

先将三聚氰胺、HNO₃溶液和乙醇混合均匀后蒸干，得到前驱体，再将前驱体进行两次煅烧处理，得到g-C₃N₄粉体，最后将g-C₃N₄粉体在去离子水中混合均匀，得到g-C₃N₄溶液；

步骤2，将Ag/BiVO₄粉体在去离子水中混合均匀后进行紫外光照，得到混合体系C，将混合体系C与g-C₃N₄溶液混合均匀后紫外光照，g-C₃N₄与Ag/BiVO₄的质量比为11:40，得到混合体系D；

步骤3，将混合体系D中的粉体依次洗涤和干燥，得到银/钒酸铋/氮化碳异质结光催化剂。

优选的，步骤1中暴露(010)晶面的BiVO₄粉体加入到去离子水中混合均匀后紫外光照0.5～1h。