一种具晶态/非晶界面的复合材料及其制备方法与光催化应用

本发明属于新材料，涉及光催化材料，具体涉及一种具晶态/非晶界面的复合材料及其制备方法与光催化应用。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、阿莫西林(amx)是一种具有抗生素耐药性的氨苄西林，已被确定为一种新兴的污染物。在这方面，由太阳能驱动的光催化技术被认为是一种很有前途的和有效去除amx的绿色技术。然而，光生电子-空穴复合率高、可见光吸收范围窄和氧化还原能力低等一些局限性问题严重阻碍了其实际应用。

3、为解决这些缺点，将两种或两种以上半导体材料复合以构建异质结结构的策略被提出。如申请公布号为cn114602509a的中国专利文献公开了一种富s缺陷的异质结光催化剂的专利。通过在znin2s4中引入s缺陷并在其上原位生长in2se3，构建一种富s缺陷znin2s4/in2se3异质结光催化剂，其在可见光下的分解水产氢速率可达34.81mmol·g-1·h-1且具有良好的循环稳定性。但是本发明发明人研究发现，典型的晶体半导体材料由于具有规则有序的结构，很难充分暴露反应活性位点，限制了光催化性能的进一步提高。

4、除此之外，本发明发明人还发现，为了提高可见光吸收范围，目前多采用单一掺杂进行改性，但其增强光催化性能的效果有限，同时单一掺杂引入的缺陷而可能导致电子空穴对复合中心增加，导致最终光催化性能差强人意。

技术实现思路

1、本发明的目的是之一是提供一种具晶态/非晶界面的复合材料及制备方法与光催化应用，以解决现有的光生电子-空穴复合率高、可见光吸收范围窄和氧化还原能力低等技术问题；同时得到高性能的光催化降解抗生素材料。

2、具体的，本发明采用以下技术方案：

3、根据本发明的第一个方面，提供一种具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos，包括硫掺杂的bi2moo6(s-bi2moo6)纳米球和非晶材料α-cos，所述非晶材料α-cos生长在所述s-bi2moo6纳米球的表面上。根据本发明的第二个方面，提供所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，该方法包括以下步骤：

4、(1)制备由纳米片组装构成的bi2moo6纳米球；

5、(2)对bi2moo6纳米球进行硫化处理；

6、(3)二价钴离子co2+与s2-在其表面不饱和配位并原位生长。

7、根据本发明的第三个方面，提供所述具晶态/非晶界面的复合材料在光催化降解抗生素的应用。

8、根据本发明的第四个方面，提供一种光催化材料，包括所述具晶态/非晶界面的复合材料作为活性成分。

9、与本发明人知晓的相关技术相比，本发明其中的一个技术方案具有如下有益效果：

10、本发明制备得到的具晶态/非晶界面的s-bi2moo6/α-cos复合材料中，晶态/非晶界面的存在能够更好地分离电子和空穴，且为光催化过程产生更多的反应位点。同时，利用s代替moo6八面体中的部分o原子，调整bi2moo6的能带结构，提高了光催化剂的可见光利用率。结果使阿莫西林在60min内可以充分降解，反应速率常数为0.0505min-1，比现有报道光降解阿莫西林的速率提升了2个数量级。

11、本发明的制备方法简单、操作容易，适合推广应用。

12、本发明的这一简单的原位构建异质结催化剂的策略为设计和合成活性高、稳定性好的晶态/非晶异质结光催化剂提供了技术支持。

技术特征：

1.一种具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos，其特征是，包括s-bi2moo6和非晶材料α-cos，所述非晶材料α-cos生长在所述s-bi2moo6纳米球的表面上。

2.如权利要求1所述的具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos，其特征是，所述s-bi2moo6的形态为球状形态，直径为1～2μm；

3.一种具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

4.如权利要求3所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，步骤(1)中，将铋盐和钼酸盐溶解在由乙二醇和无水乙醇组成的混合溶液中，进行溶剂热反应制备bi2moo6纳米球；

5.如权利要求4所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，乙二醇和无水乙醇的体积比例为2：1；

6.如权利要求3所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，步骤(2)中，使用硫代乙酰胺通过溶剂热法对bi2moo6进行硫化处理；具体方法是：将bi2moo6纳米球和硫代乙酰胺溶解于无水乙醇中，搅拌后进行溶剂热反应，冷却、离心、洗涤、干燥后得到制备的s-bi2moo6；

7.如权利要求3所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，将α-cos经溶剂热法生长在所述s-bi2moo6的表面上；具体方法是：将α-cos生长在所述s-bi2moo6的表面上，具体步骤为：将s-bi2moo6、钴盐和硫代乙酰胺溶解于无水乙醇中，搅拌后进行溶剂热反应，冷却、离心、洗涤、干燥后得到制备的s-bi2moo6/α-cos；

8.如权利要求7所述具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos的制备方法，其特征是，s-bi2moo6、钴盐和硫代乙酰胺的质量比例为1：0.10～0.40：0.05～0.20；

9.权利要求1或2或权利要求3～8中任一项方法制备得到的具晶态/非晶界面的复合材料s-bi2moo6/α-cos在光催化降解抗生素的应用。

10.一种光催化材料，其特征是，包括权利要求1或2或权利要求3～8中任一项方法制备得到的所述具晶态/非晶界面复合材料s-bi2moo6/α-cos作为活性成分，加速光生空穴-电子分离，提高光催化反应性能。

技术总结
本发明涉及一种光催化用具晶态/非晶界面复合材料及其制备方法与应用，该制备方法包括：制备Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;纳米花；对Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;纳米花进行硫化处理；二价钴离子Co<supgt;2+</supgt;与S<supgt;2‑</supgt;在其表面不饱和配位并原位生长。制备得到的具晶态/非晶界面的S‑Bi<subgt;2</subgt;MoO<subgt;6</subgt;/α‑CoS复合材料作为光催化材料，不仅可以提供更多反应活性位点，填补晶体材料的不足，并且还能够通过非金属掺杂和构建异质结构，高效的提高光吸收效率剂氧化还原能力，进一步促进光催化性能的提升。

技术研发人员：王轶男,陆佳妮,顾少楠,何妍妍,徐树正,张本旺
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14