[发明专利]一种二维结构的氧化铋光催化剂制备方法

说明书

本发明属新型催化剂领域，公开了一种二维结构的氧化铋（Bi₂O₃）光催化剂制备方法。其包括如下步骤：（1）配置P123的乙醇/乙二醇溶液；（2）加入硝酸铋至完全溶解，再加入一定量的乙二酸调节pH值，磁力搅拌；（3）溶剂热反应，洗涤，离心并干燥，即得到二维结构氧化铋光催化剂。制备方法简便，成本低，并且产品纯度高，形貌均匀，分散性好，性能稳定。本发明制得的二维结构氧化铋纳米片太阳能利用率较高，量子效率较高，具有高光催化活性，可以应用于环境领域中催化有机污染物的降解。

技术领域

本发明涉及新型催化剂领域，具体涉及一种二维结构的氧化铋光催化剂制备方法。

背景技术

采用半导体光催化技术治理环境污染日益受到重视。理论上只要激发光的能量大于半导体带隙能值，就可以产生光生电子和空穴，该半导体就有可能用作光催化材料。但由于涉及到材料成本、化学稳定性、抗光腐蚀能力等多种因素，高效、实用的半导体光催化材料尚需深入研究。常见锐钛矿相TiO₂光催化剂的研究较多且深入，但其能带隙较宽（E_g=3.2eV）只能吸收紫外光，太阳能利用率低，光量子效率较低，催化活性较低。因此，亟需研发具有高性能的可见光催化剂。铋系化合物具有良好的光生载流子分离能力和可见光响应性能，与传统块体纳米材料相比，二维半导体纳米片可以有效改善电子迁移效率和表面能，保证有效的光吸收和对目标反应物的吸附，促进界面催化反应的发生，同时有利于光生电荷快速地从材料内部迁移至表面，确保体相电荷具有较高的分离效率。目前鲜见基于二维结构的氧化铋光催化剂制备方法的相关报道。

发明内容

为研发高性能新型可见光氧化铋光催化剂，本发明目的在于提供一种二维结构的氧化铋纳米片光催化剂的可控制备方法。

为实现本发明目的，技术方案如下：

本发明所述二维结构的氧化铋光催化剂制备方法如下：

（1）称取聚醚放置于无水乙醇–乙二醇混合溶剂中，磁力搅拌后得到均匀聚醚的醇溶液；

（2）将步骤（1）中得到的聚醚的醇溶液中加入羧酸，磁力搅拌使其溶解；

（3）向步骤（2）得到的溶液中加入含铋化合物，超声并搅拌至完全溶解；

（4）将步骤（3）所述溶液转移到反应釜中，进行溶剂热反应，再将反应产物分别用去离子水和乙醇洗涤，离心并干燥，得到氧化铋纳米片光催化剂。

步骤（1）中所述聚醚选自PEO-PPO-PEO (p123)（Ma=5800）非离子表面活性剂，加入量为0.3~0.5g。

步骤（1）中无水乙醇与乙二醇的体积比为2:1~4:1。

步骤（2）中所述羧酸选自乙二酸和冰乙酸中的一种。

步骤（2）中加入羧酸调节溶液的pH = 4~5。

步骤（3）中所述含铋化合物为Bi (NO₃)₃·5H₂O，加入量为2 mmol，超声分散0.5h，搅拌1h。

步骤（4）中的溶剂热反应条件为：将 80 ml溶液转移入100 ml反应釜中，反应温度160~180 ℃，恒温时间8~12 h。

步骤（4）中离心条件为：离心转速为4000 rpm，离心时间为5 min，分别采用去离子水和无水乙醇各洗涤3次。干燥条件为：温度为60 ℃，时间为24h。

本发明原理或创新点：