硫化镉/钼酸铋异质结及其制备方法和应用

本发明涉及cds/bi2moo6异质结，是一种硫化镉/钼酸铋异质结及其制备方法和应用。

背景技术：

1、罗丹明b(rhb)是印染废水中常见的污染物，且毒性强，有高致癌性。传统的废水处理方法已不足以满足除去废水中染料的需求，研究者们开发了许多去除废水中污染物的方法，如：光催化降解、电化学氧化、微生物降解等。其中，光催化降解在污染物处理方面被认为是理想的方法之一。

2、铋基半导体材料由于其具有独特的结构、优异的光催化性能、适当的带隙而得到广泛研究。bi2moo6作为aurivillius化合物中最简单的一种，由(bi2o2)2+层与(moo4)2-层交替而成，具有高化学稳定性、合适的带隙结构(≈2.7ev)、无毒、对可见光有良好的响应等优点备受关注，但纯相的bi2moo6的光生载流子极易复合，在实际应用中很难达到要求，将另一具有合适能带结构的半导体材料与其复合，成为了一种有效策略。例如，zhang等人（applied catalysis b:environmental.,2019,250:313-324）通过溶剂热法制备了bi2moo6/zno分级异质结构，控制生长在zno表面bi2moo6的形貌，用于高效的光催化还原cr（vi），与纯相相比，复合材料表现出优异的还原cr（vi）性能；tao等人（journal of colloidand interface science, 2018,529:404-414）在bifeo3纳米纤维上以高分散的方式生长了均匀的bi2moo6纳米片，成功构建了bi2moo6/bifeo3 z型异质结，其在光降解rhb和tc中均有高的光催化活性。此外，li等人（chemical engineering journal, 2021, 415: 128991）报道了一种ag/ag2s/bi2moo6等离子体p-n异质结，其对左氧氟沙星和盐酸四环素表现出优异的光催化降解性能。

3、cds具有≈2.4ev的带隙，可以吸收>520nm的可见光，且拥有特殊的拓扑结构，是一种非常有前途的光催化材料。截至目前，已报道了多种不同形状的cds纳米晶体与其他半导体材料复合，提升了cds的光催化活性，影响了电荷分离效率、能带结构、电荷转移效率等。但cds由于自身硫离子的原因，易被光腐蚀，从而导致硫的形成和光催化剂质量的损失，这对cds的实际应用有着重大挑战。

技术实现思路

1、本发明提供了一种硫化镉/钼酸铋异质结及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有光催化剂cds由于自身硫离子的原因，从而导致硫的形成和光催化剂质量损失的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，按照以下步骤进行：

3、步骤1、依次将所需量bi(no3)3·5h2o、na2moo4·2h2o分别溶于所需量乙二醇溶液中，搅拌至溶解，得到第一溶液和第二溶液；

4、步骤2、将第二溶液滴加至第一溶液中，并继续搅拌30min后，得到第一混合液；

5、步骤3、向第一混合液中加入所需量无水乙醇溶液，得到第二混合液，搅拌至第二混合液透明；

6、步骤4、将第二混合液再继续搅拌1h后进行溶剂热反应，反应结束得到第一反应产物；

7、步骤5、将第一反应产物冷却至室温，经洗涤并离心后，所得到的第一固体沉淀冷冻干燥，得到bi2moo6；

8、步骤6、将bi2moo6分散在所需量水中，得到第三溶液；

9、步骤7、依次向第三溶液中加入所需量的cd(ac)2·2h2o、na2s，混合后得到第三混合液；

10、步骤8、将第三混合液进行水热反应，反应结束得到第二反应产物；

11、步骤9、将第二反应产物冷却至室温，经洗涤并离心后，所得到的第二固体沉淀冷冻干燥，得到硫化镉/钼酸铋异质结。

12、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

13、上述步骤1中，每5ml的乙二醇溶液中加入1.3mmol的bi(no3)3·5h2o和0.65mmol的na2moo4·2h2o。

14、上述步骤3中，无水乙醇溶液的加入量为20ml。

15、上述步骤4和8步骤中，溶剂热反应和水热反应的条件均为160℃反应12h。

16、上述步骤6中，水的用量为30ml。

17、上述步骤7中，cd(ac)2·2h2o、na2s的用量均为1mmol。

18、上述步骤9中，洗涤剂为蒸馏水和无水乙醇。

19、上述步骤9中，得到的硫化镉/钼酸铋异质结形貌为纳米粒子修饰的纳米花球。

20、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法得到的硫化镉/钼酸铋异质结。

21、本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种硫化镉/钼酸铋异质结在光催化降解rhb中的应用。

22、本发明原料廉价易得，工艺简单，得到的硫化镉/钼酸铋异质结为复合物光催化剂，其结晶性较高，具有合适的带隙值，能够吸收较宽范围的太阳光光谱，在可见光照射下，具有高效稳定性和优异的光催化降解rhb的性能。

技术特征：

1.一种硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤1中，每5ml的乙二醇溶液中加入1.3mmol的bi(no3)3·5h2o和0.65mmol的na2moo4·2h2o。

3.根据权利要求1或2所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤3中，无水乙醇溶液的加入量为20ml。

4.根据权利要求1或2或3所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤4和8步骤中，溶剂热反应和水热反应的条件均为160℃反应12h。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤6中，水的用量为30ml。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤7中，cd(ac)2·2h2o、na2s的用量均为1mmol。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤9中，洗涤剂为蒸馏水和无水乙醇。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法，其特征在于步骤9中，得到的硫化镉/钼酸铋异质结形貌为纳米粒子修饰的纳米花球。

9.一种根据权利要求1至8中任意一项所述的硫化镉/钼酸铋异质结的制备方法得到的硫化镉/钼酸铋异质结。

10.一种根据权利要求9所述的硫化镉/钼酸铋异质结在光催化降解rhb中的应用。

技术总结
本发明涉及CdS/Bi2MoO6异质结技术领域，是一种硫化镉/钼酸铋异质结及其制备方法和应用，前者以Bi(NO3)3·5H2O，Na2MoO4·2H2O为原料，通过溶剂热反应后，得到Bi2MoO6，再加入Cd(Ac)2·2H2O以及Na2S，通过水热反应后，产物冷却至室温后洗涤、离心、冷冻、干燥，制备得到了硫化镉/钼酸铋异质结。本发明原料廉价易得，工艺简单，得到的硫化镉/钼酸铋异质结为复合物光催化剂，其结晶性较高，具有合适的带隙值，能够吸收较宽范围的太阳光光谱，在可见光照射下，具有高效稳定性和优异的光催化降解RhB的性能。

技术研发人员：王鲁香,冯丽娟,艾礼莉,郭楠楠,徐梦姣,冷昌宇,马庆涛
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15