铋基化合物‑氧化铋复合光催化剂的制备方法与流程

文档序号:12077778研发日期:2016年阅读:491来源:国知局
技术简介:
本发明针对氧化铋(Bi₂O₃)光催化活性低、稳定性差的问题,提出采用盐酸浸渍法构建铋基化合物-氧化铋异质结复合光催化剂。通过超声、煅烧及离心处理,实现Bi₂O₃与铋基化合物的界面耦合,有效抑制电子-空穴复合,提升可见光催化性能。该方法操作简便,产物收率高,显著优于单体Bi₂O₃的光催化活性。
关键词:铋基复合光催化剂,异质结结构,盐酸浸渍法

本发明属于催化剂的制备领域,具体涉及一种铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法。



背景技术:

铋基化合物,如氧化铋、BiOX(X=Cl,Br,I)、Bi2WO6和BiVO4,通过光催化降解环境污染物已引起越来越多的关注。在各种金属氧化物和硫族化合物中,二氧化钛因其能带位置和表面结构独特性一直被称为最有效的催化剂。然而TiO2由于带隙能较大,只能利用小于380 nm的光子波长,太阳光谱的利用率不足4%。因此,为了能够利用太阳光谱中的主要部分,实现光催化剂的室内应用,在可见

光下光催化剂的功能开发不可缺少。

氧化铋Bi2O3的带隙能为2.6-2.8eV,可以吸收部分可见光(λ<440 nm),但是其光催化活性很低,实验中单独采用Bi2O3作光催化剂时存在两大缺陷:一是光生电子与光生空穴容易复合,量子效率低;二是Bi2O3在反应过程中不稳定,先由α相变为β相,进而转变为(Bi2O3)CO3



技术实现要素:

针对现有技术的缺陷,本发明旨在提供一种铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)氧化铋的制备:将10 mmol硝酸铋溶解在40 mL 4 mol/L的硝酸溶液中,在功率为150W的条件下超声处理1h,用氢氧化钠溶液调节pH值至7,室温下在300rpm的转速下搅拌0.5h,过滤,用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤5次,产物在80℃下干燥4 h,然后500℃高温煅烧5 h,自然冷却,制得氧化铋;

(2)铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备:按照盐酸和氧化铋的摩尔比为0.3-1:1,称取盐酸和步骤(1)制得的氧化铋,混合,超声反应1 h,静置50min,在1800rpm的转速下搅拌2h,然后以10℃/min的升温速度将温度升至80℃,在500rpm的转速下搅拌1h,保持80℃静置4h,然后离心处理0.5 h,在80℃下干燥8 h,制得铋基化合物-氧化铋复合光催化剂。

优选地,步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为1.9 mol/L。

优选地,步骤(2)中超声反应的功率为200W。

优选地,步骤(2)中离心的转速为4000r/min。

优选地,步骤(2)中盐酸和氧化铋的摩尔比为0.6:1。

本发明具有以下优点:

本发明采用盐酸浸渍法制备了具有铋基化合物-氧化铋异质结的复合光催化剂,操作方法简单,产物得率高,光催化活性明显高于单体氧化铋。

具体实施方式

实施例1

铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)氧化铋的制备:将10 mmol硝酸铋溶解在40 mL 4 mol/L的硝酸溶液中,在功率为150W的条件下超声处理1h,用氢氧化钠溶液调节pH值至7,室温下在300rpm的转速下搅拌0.5h,过滤,用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤5次,产物在80℃下干燥4 h,然后500℃高温煅烧5 h,自然冷却,制得氧化铋;

(2)铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备:按照盐酸和氧化铋的摩尔比为0.3:1,称取盐酸和步骤(1)制得的氧化铋,混合,超声反应1 h,静置50min,在1800rpm的转速下搅拌2h,然后以10℃/min的升温速度将温度升至80℃,在500rpm的转速下搅拌1h,保持80℃静置4h,然后离心处理0.5 h,在80℃下干燥8 h,制得铋基化合物-氧化铋复合光催化剂。

实施例2

铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)氧化铋的制备:将10 mmol硝酸铋溶解在40 mL 4 mol/L的硝酸溶液中,在功率为150W的条件下超声处理1h,用氢氧化钠溶液调节pH值至7,其中,氢氧化钠溶液的浓度为1.9 mol/L,室温下在300rpm的转速下搅拌0.5h,过滤,用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤5次,产物在80℃下干燥4 h,然后500℃高温煅烧5 h,自然冷却,制得氧化铋;

(2)铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备:按照盐酸和氧化铋的摩尔比为1:1,称取盐酸和步骤(1)制得的氧化铋,混合,超声反应1 h,其中,超声反应的功率为200W,静置50min,在1800rpm的转速下搅拌2h,然后以10℃/min的升温速度将温度升至80℃,在500rpm的转速下搅拌1h,保持80℃静置4h,然后离心处理0.5 h,在80℃下干燥8 h,制得铋基化合物-氧化铋复合光催化剂。

实施例3

铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)氧化铋的制备:将10 mmol硝酸铋溶解在40mL 4 mol/L的硝酸溶液中,在功率为150W的条件下超声处理1h,用氢氧化钠溶液调节pH值至7,其中,氢氧化钠溶液的浓度为1.9 mol/L,室温下在300rpm的转速下搅拌0.5h,过滤,用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤5次,产物在80℃下干燥4 h,然后500℃高温煅烧5 h,自然冷却,制得氧化铋;

(2)铋基化合物-氧化铋复合光催化剂的制备:按照盐酸和氧化铋的摩尔比为0.6:1,称取盐酸和步骤(1)制得的氧化铋,混合,超声反应1 h,其中,超声反应的功率为200W,静置50min,在1800rpm的转速下搅拌2h,然后以10℃/min的升温速度将温度升至80℃,在500rpm的转速下搅拌1h,保持80℃静置4h,然后离心处理0.5 h,其中,离心的转速为4000r/min,在80℃下干燥8 h,制得铋基化合物-氧化铋复合光催化剂。

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