[发明专利]一种铋-碳酸氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种铋‑碳酸氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：步骤1：按(0.25‑7.5)：(1‑3)的摩尔比，将纳米花球状Bi₂O₂CO₃粉体和NaBH₄分散在去离子水中，得到前驱液A；按(0.5‑7.5)：(1‑3)的摩尔比，将片状Bi₂O₂CO₃粉体和NaBH₄分散在去离子水中，得到前驱液B；步骤2：将前驱液A或前驱液B混合均匀，之后过滤得到的混合液，将得到的滤饼依次洗涤、干燥得到纳米花球状或片状铋‑碳酸氧铋复合光催化剂，可实现在可见光和近红外光下对四环素的高效降解，在抗生素降解中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化材料制备技术领域，具体为一种铋-碳酸氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

工业的快速发展导致空气污染愈发严重，严重影响了人类社会的可持续发展和人们的身体健康。光催化技术可用于治理空气污染，效果良好，并且以太阳光为驱动力成本低廉，具有明显的优势。

Bi₂O₂CO₃作为一种具有独特晶体和电子结构、优异活性的半导体光催化剂，受到了广泛的关注和研究。然而单一的Bi₂O₂CO₃由于存在禁带宽度较大(～3.2eV)和光响应范围窄等缺点，而降低了其光催化活性，限制了实际应用。大量科技工作者通过沉积贵金属在半导体催化剂表面形成异质结来控制光生电子-空穴复合物的形成。半导体催化剂表面沉积贵金属有助于提高光生电子-空穴地分离效率，增强光的吸收能力。

但目前在半导体催化剂表面沉积贵金属成本高，工艺复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铋-碳酸氧铋复合光催化剂及其制备方法和应用，采用化学还原法进行制备，操作简单，反应条件温和，制备的复合光催化剂在可见光和近红外光下对抗生素有很好的降解作用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铋-碳酸氧铋复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按(0.25-7.5)：(1-3)的摩尔比，将纳米花球状Bi₂O₂CO₃粉体和NaBH₄分散在去离子水中，得到前驱液A；

按(0.5-7.5)：(1-3)的摩尔比，将片状Bi₂O₂CO₃粉体和NaBH₄分散在去离子水中，得到前驱液B；

步骤2：将前驱液A或前驱液B混合均匀，之后过滤得到的混合液，将得到的滤饼依次洗涤、干燥得到铋-碳酸氧铋复合光催化剂。

优选的，步骤1所述的纳米花球状Bi₂O₂CO₃粉体按如下过程得到：

按1:2的摩尔比，将柠檬酸钠和Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于HNO₃溶液中，之后用NaOH溶液调节所得混合体系的pH为5-5.5，然后搅拌均匀得到前驱液a，前驱液a中Bi³⁺的浓度为0.05-0.2mol/L，将前驱液a在180-200℃下水热反应18-24h，最后依次将反应液中的沉淀物洗涤、干燥和研磨，得到纳米花球状Bi₂O₂CO₃粉体。

优选的，步骤1所述的片状Bi₂O₂CO₃粉体按如下过程得到：