[发明专利]一种复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提出一种复合光催化材料及其制备方法和应用，属于光催化技术领域。所述制备方法包括如下步骤：1)将氯化铵溶液滴至磷钨酸溶液，得混合溶液一；将混合溶液一置于高压反应釜一，进行加热一后，取出溶液，离心一，得磷钨酸铵；2)将硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮溶于甘露醇溶液中，超声，得混合溶液二；将饱和氯化钠溶液加入混合溶液二中，加入上述磷钨酸铵，移至高压反应釜二中；3)对上述高压反应釜二进行加热二后，取出溶液，离心二，得氯氧铋‑磷钨酸铵。本发明提出的光复合催化材料，制备方法简单，效果稳定。将其用于处理废水中污染物，可在保证污染物高效降解的同时，能够将污染物中的化学能转变为电能，实现能量输出。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及一种复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市化和工业化的不断发展，水污染问题日趋严峻，是亟待解决的一类重要的环境问题。在众多的水处理技术中，光催化技术具有高效、光谱性强、适用性广、绿色清洁等优点，被证实是一类高效的净水方法。大量的研究工作者着眼于光催化功能材料的开发以及基于电子能带、固溶体结构和微观结构对光催化材料进行设计和改性，以期进一步提升对光催化降解污染物的性能。

在众多的光催化功能材料的开发和改性中，二维BiOX材料由于其特殊的物理化学性质，引起了很多研究者的关注。BiOX具有独特的层状结构，正(Bi₂O₂²⁺)和负卤素原子板交错排列，由层间范德瓦尔斯相互作用堆叠。这种开层结构为相关原子和轨道极化提供了足够的空间，从而形成固有的内部静电场(IEF)，可以加速光生电子-空穴对的分离和迁移，因此在光催化氧化降解废水中各种难降解的有机污染物中表现出优异的性质。

为了延缓电子-空穴复合时间，可以在BiOCl上复合一类电子受体，使得激发的光生电子迅速转移并存储。多金属氧酸盐(POM)是一种水溶性阴离子金属氧化物纳米团簇，被认为是一类优秀的电子受体和载流体。其化学结构稳定，可以捕获电子并在每个分子中存储多个电子，在一定的条件下可进行可逆、多步骤和多电子的氧化还原过程。受此概念的启发，研究人员尝试将POM作为BiOCl的光生电子受体，接收污染物氧化过程产生的电子，并将其传递给阳极，制备了BiOCl/POM复合光催化材料，但目前将该材料用于光催化过程，并将光能转化为电能输出的研究鲜有报道。

发明内容

本发明选用了多金属氧酸盐磷钨酸铵作为氯氧铋的电子受体，提供了一种基于延缓光生电子-空穴复合的氯氧铋-磷钨酸铵复合光催化材料的制备方法及其应用。

本发明提出一种光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将氯化铵溶液滴至磷钨酸溶液，得混合溶液一；

将混合溶液一置于高压反应釜一中，进行加热一后，冷却至室温，取出溶液，离心一，洗涤沉淀，得磷钨酸铵；

2)将硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮溶于甘露醇溶液中，超声，得混合溶液二；

将饱和氯化钠溶液加入混合溶液二中，产生白色悬浮液后，搅拌，加入上述磷钨酸铵，搅拌，移至高压反应釜二中；

3)对上述高压反应釜二进行加热二后，冷却至室温，取出溶液，离心二，洗涤沉淀，得氯氧铋-磷钨酸铵。

进一步地，步骤1)中，磷钨酸溶液的浓度为5-20g/L；氯化铵溶液的浓度为5-15g/L；

氯化铵溶液：磷钨酸溶液的体积比为5:1；

步骤1)中，加热一为在140℃条件下加热12h；离心一的转速为3000r/min。

进一步地，步骤2)中，硝酸铋、聚乙烯吡咯烷酮、甘露醇溶液、磷钨酸铵的添加比例为500mg：400mg：25mL：45mg；其中，甘露醇溶液的浓度为0.2mol/L；