[发明专利]一种四面体或立方体形貌的Bi24Ga2O39光催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种四面体或立方体形貌的Bi₂₄Ga₂O₃₉光催化剂及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将氧化铋和氧化镓按照摩尔比12:1的比例溶于碱性溶液中，得到混合溶液；将混合溶液转移至反应釜中进行水热反应，反应结束后，冷却至室温；反应产物经洗涤、干燥后，得到形貌为四面体或立方体的Bi₂₄Ga₂O₃₉光催化剂。本发明制备得到的Bi₂₄Ga₂O₃₉光催化剂为四面体形貌或立方体形貌，具有催化活性高的优点，在光催化领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种四面体或立方体形貌的Bi₂₄Ga₂O₃₉光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化技术作为一种高级氧化技术，能够有效利用太阳光在温和的工作环境中将污染物深度矿化、处理彻底，且不产生二次污染，在环境污染控制领域有着潜在的应用前景。在众多的光催化材料中，TiO₂以其成本低廉、具有超强氧化还原能力及相对较高化学稳定性等优点而成为当前最受关注的光催化材料之一。但是，大量的研究结果表明，以TiO₂为代表，很多传统催化剂并不完全具备可持续性发展的潜力，而其中重要的原因之一就是TiO₂能带较宽，只能够被紫外光激活，这导致其对太阳能的利用率较低。另一方面，TiO₂较低的量子效率也严重限制了其进一步的发展。因此，开发新型具有可见光活性的高性能光催化材料，并早日实现其产业化的是光催化技术的一个重要的发展方向。

近几年来软铋矿材料(Bi₁₂MO₂₀)，因其晶体结构中存在大量氧空位及离子空位，使得具有独特的光学和电学性能，从而引起众多学者的关注，如Bi₂₅FeO₄₀,Bi₁₂TiO₂₀,Bi₂₄Al₂O₃₉, Bi₁₂GeO₂₀,Bi₂₄Ga₂O₃₉。研究表明，该结构可以理解为M离子进入γ-Bi₂O₃，具有γ-Bi₂O₃固有的大量氧空位和离子空位的晶体结构，M离子进入γ-Bi₂O₃，一方面稳定了晶体结构，另一方面促进了电子与空穴的分离，这导致软铋矿晶体能带结构中存在缺陷能级，有利于可见光的吸收，同时也有利于光催化性能的提高，而软铋矿中立方晶系的Bi₂₄Ga₂O₃₉的应用前景备受关注。Bi₂₄Ga₂O₃₉光催化剂对光的吸收阈值大于420nm，具有活性高，稳定性强，宽光谱响应等优点，使得其成为目前极具潜力的可见光光催化剂之一。Lin等采用固相法以Bi₂O₃和Ga₂O₃为原料制备了Bi₂₄Ga₂O₃₉粉体，所得产物在紫外和可见光条件下对有机污染物亚甲基蓝的光催化效果比金红石相TiO₂的效果更好(Lin,et,al.Scripta Mater.,2007,56,189-192)。