[发明专利]一种四面体形貌Bi12TiO20/g‑C3N4复合可见光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种四面体形貌Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄复合可见光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化技术是利用半导体催化剂在光照下受激发、活化生成光生空穴与光生电子的特性，以光生空穴的氧化性、光生电子的还原性来去除环境中的污染物。其因能耗低、矿化度高、反应条件温和等优点，目前已被认为是去除难降解有机物的一种有效方法，在环境治理方面具有广阔的应用前景。因此，寻求廉价、环境友好并具有可见光催化活性的光催化剂是光催化发展走向实用化的关键。近几年来，立方晶系软铋矿材料Bi₁₂TiO₂₀因存在TiO₄四面体和BiOn多面体特殊的结构而存在大量氧空位及离子空位，进而具备独特的光学性能备受关注。

此外，随着研究的深入，光催化剂晶体的形貌、晶面能、晶面异质结及晶面耦合效应等也是影响光催化反应活性的重要因素。因此，研究具有特殊形貌并具有晶面耦合效应的复合型光催化剂有非常重要的意义。Liqun Ye等利用化学浴法合成出具有晶面耦合效应的复合型催化剂BiOBr/g-C₃N₄，其光催化氧化罗丹明B性能显著(Ye,L.；Liu,J.；Jiang,Z.；Peng,T.；Zan, L.Applied Catalysis B:Environmental 2013,142-143)。截至目前，对于具有四面体形貌的复合型催化剂Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄的研究尚未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种四面体形貌Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄复合可见光催化剂及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种四面体形貌Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄复合可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将摩尔比为6:1的氧化铋和二氧化钛溶于碱性溶液中，持续搅拌后得到黄绿色悬浊液；

(2)将黄绿色悬浊液转移至反应釜中，进行水热反应处理，反应结束后，冷却至室温；

(3)将步骤(2)所得反应产物洗涤、干燥后，得到黄色的四面体形貌的Bi₁₂TiO₂₀光催化剂；

(4)将步骤(3)所得Bi₁₂TiO₂₀光催化剂与g-C₃N₄按照质量比50：1～4混合于一定量纯水中，经超声复合、恒温干燥后得到四面体形貌的复合型可见光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄。

上述方案中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。

上述方案中，步骤(2)所述水热反应的反应温度为180℃～230℃，反应时间为0.5h～24h。

上述方案中，步骤(3)所述干燥的温度为70℃～80℃，干燥的时间为4h～10h。

上述方案中，步骤(4)所述超声复合的超声频率为59KHz，超声时间为6h。

上述方案中，步骤(4)所述恒温干燥的温度为70℃。

上述方案中，步骤(1)所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的时间为10min～30min。

本发明的有益效果如下：(1)本发明所获得的四面体形貌Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄复合可见光催化剂具有催化活性高、催化氧化效率高的优点，特别对气态污染物甲醛具有良好的降解效果，在光催化领域具有良好的应用前景；(2)本发明采用先水热法后超声法的制备工艺制备得到四面体形貌Bi₁₂TiO₂₀/g-C₃N₄复合可见光催化剂，制备方法具有操作简单、安全、成本低廉等优点。

附图说明：