一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法

本发明属于光催化材料，具体涉及一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着全球技术与经济的飞速发展，传统化石能源的用量不断增加，工厂污水和医疗废弃物的随意排放，导致能源短缺和环境污染问题日益严峻。此外，化石能源使用所释放的大量co2等温室气体，引发了诸如温室效应、酸雨等一系列环境和生态问题。因此，解决能源短缺和环境污染已经成为世界各国关注的焦点问题。开发可再生能源以维持当今社会的可持续发展是当前国际科学研究所面临的一个挑战，也是世界各国发展的重要战略目标。

2、biobr作为一种层状半导体，在光学、电学、磁学和光催化等方面具有较好的性能，从而引起了广泛的关注与研究。但由于光谱响应范围窄、光生电子-空穴对易复合，使其光催化效率受到限制。因此，开发具有高光生载流子分离效率、宽光谱响应、低成本的biobr基复合材料仍然是巨大的兴趣和挑战。

3、近年来，稀土离子掺杂已成为改善半导体材料光催化性能的有效方式之一。研究表明，掺杂稀土离子能够提供光生电子的浅势捕获陷阱，并提高电子分离及载流子转移效率，可降低电子-空穴对的复合几率。然而，光响应范围窄仍然是制约其光催化效率的关键因素之一。将具有近红外表面等离激元共振效应(surfaceplasmonresonance,spr)效应的贵金属(如au、ag和pt等)与半导体耦合构建异质结是同时拓展光响应范围和提高电荷分离效率的一种有效手段，但其昂贵的成本极大地限制了其实际应用。最近，研究发现moo3-x也表现出类似贵金属的spr效应，有望成为贵金属表面等离子体的替代品。正交相氧化钼由于其独特的层状结构和环境友好性，被认为是应用于锂电池、传感器、发光二极管和光催化剂的最有前途的半导体材料之一。近年来moo3-x构建异质结被用于光催化降解污染物，但对应用其近红外表面等离激元共振效应的研究较少，未能利用moo3-x优异的近红外吸收能力导致光催化活性提升有限。因此，发展新的方法，合成moo3-x/biobr:re复合光催化剂，对于发展bi系光催化材料及其应用具有较好的研究意义与研究价值。

4、因此，为了解决上述问题，本文提出一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明设计了一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法，本发明制备的moo3-x/biobr:re异质结光催化剂对抗生素、有机染料类污染物具有优异的催化降解作用，且具有光生载流子分离效率高、可有效利用近红外光、催化效率高的优点。

2、为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种复合光催化剂，其特征在于，该催化剂化学式为：moo3-x/biobr:re。

3、本发明的另一目的在于提供一种复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、step1：将铋源和稀土离子源溶于甘露醇溶剂中，搅拌混匀后加入含有溴源的水溶液，将所得水溶液进行水热反应，离心、洗涤、烘干后制得biobr:re前驱体；

5、step2：调整biobr:re与钼源比例，充分研磨搅拌；

6、step3：将step2所得的混合物进行退火处理，即得moo3-x/biobr:re复合光催化剂。

7、进一步的，所述的铋源的质量与甘露醇溶液体积比为0.1～3g:20～50ml；所述的铋源为五水硝酸铋、碳酸铋、磷酸铋、硫酸铋、三氧化二铋中的一种或多种；所述的稀土离子源为稀土离子硝酸盐、稀土离子氯化物、稀土离子氧化物中的一种或多种；所述稀土离子为yb、er、tm、ho中的一种或多种。

8、进一步的，所述的溴源为溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述的含有溴源的水溶液的浓度为0.5～5m。

9、进一步的，step1所述的铋源、稀土离子源、溴源中，以摩尔比计，bi离子︰稀土离子︰氯离子的摩尔比＝0.9：0.1：1。

10、进一步的，step1中所述的水热反应温度为120℃～220℃，水热反应时间为6～36h。

11、进一步的，step2中所述钼源为钼酸铵或乙酰丙酮钼中的一种；biobr:re与钼源的质量比为1∶0.005～0.015。

12、进一步的，step3中所述退火温度为400～500℃，空气氛围退火1～6h。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明制备的moo3-x/biobr:re异质结光催化剂对抗生素、有机染料类污染物具有优异的催化降解作用，且具有光生载流子分离效率高、可有效利用近红外光、催化效率高的优点；同时，材料制备方法简单，反应条件温和，成本低廉，适合大范围生产，是一种新型高效的光催化降解抗生素类污染物的材料。

技术特征：

1.一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂，其特征在于，该催化剂化学式为：moo3-x/biobr:re。

2.根据权利要求1所述的一种氧化钼/溴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：

3.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的铋源的质量与甘露醇溶液体积比为0.1～3g:20～50ml；所述的铋源为五水硝酸铋、碳酸铋、磷酸铋、硫酸铋、三氧化二铋中的一种或多种；所述的稀土离子源为稀土离子硝酸盐、稀土离子氯化物、稀土离子氧化物中的一种或多种；所述稀土离子为yb、er、tm、ho中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的溴源为溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；所述的含有溴源的水溶液的浓度为0.5～5m。

5.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：step1所述的铋源、稀土离子源、溴源中，以摩尔比计，bi离子︰稀土离子︰氯离子的摩尔比＝0.9：0.1：1。

6.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：step1中所述的水热反应温度为120℃～220℃，水热反应时间为6～36h。

7.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：step2中所述钼源为钼酸铵或乙酰丙酮钼中的一种；biobr:re与钼源的质量比为1∶0.005～0.015。

8.根据权利要求2所述的一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：step3中所述退火温度为400～500℃，空气氛围退火1～6h。

技术总结
本发明公开了一种氧化钼/溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将铋源和稀土离子源溶于甘露醇溶剂中，搅拌混匀后加入含有溴源的水溶液，将所得水溶液进行水热反应，离心、洗涤、烘干后制得BiOBr:RE前驱体；调整BiOBr:RE与钼源比例，充分研磨搅拌，退火处理，即得MoO<subgt;3‑x</subgt;/BiOBr:RE复合光催化剂。本发明对抗生素、有机染料类污染物具有优异的催化降解作用，且具有光生载流子分离效率高、可有效利用近红外光、催化效率高的优点；材料制备难度低，反应条件温和，成本低廉，适合大范围生产，是一种新型高效的光催化降解抗生素类污染物的材料。

技术研发人员：李永进,马俊浩,李志锋,赵雪婷,宋志国,尹兆益,邱健备,王齐,韩缙
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13