[发明专利]原位转化法合成花球状Bi2

说明书

本发明公开了一种原位转化法合成花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料的方法，将花球状Bi₂O₂CO₃分散于水中并搅拌混合均匀形成悬浊液A；将NaH₂PO₄•2H₂O溶于水中搅拌混合均匀形成溶液B；将溶液B滴加到悬浊液A中并搅拌混合均匀，再将该混合溶液转移至水热反应釜中于180℃水热反应12h，然后自然冷却至室温，离心分离，用水和乙醇分别反复洗涤后置于真空干燥箱中于60℃真空干燥12h得到由纳米片层堆积成的粒径为1‑5μm的花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料。本发明采用离子交换法合成花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料具有接触良好的界面，具有较大的比表面积，表现出较高的紫外光催化性能。

技术领域

本发明属于复合光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种原位转化法合成花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料的方法。

背景技术

如今，随着我国经济的快速发展，相应的环境问题也随之出现，例如环境污染、能源危机等诸多问题。为解决这些问题人们进行了诸多的研究，研究中发现光催化材料在处理污染物的过程中，能够很有效的降解污染物；并且大部分光催化材料具有无污染、降解效率高、材料可以循环使用等优点，在环境和能源等各个领域成为研究的热点。然而单组分的光催化材料很难高效地利用光且光生载流子复合几率高，限制了其光催化活性，对污染物的降解受到一定的限制，而异质结材料是通过两种不同的半导体复合所构建的材料，它具有不同于单一半导体性质的特殊结构，能够有效降低光生电子-空穴的复合速率，提高材料的光利用效率，从而提高材料的光催化效果。因此本发明采用合成异质结材料来提高光催化材料的效率。

由于铋系光催化材料性质稳定，具有良好的光催化性能，成为人们研究的热点。其中Bi₂O₂CO₃是由[Bi₂O₂]²⁺层与CO₃^2-层交替形成的sillén层状结构使其表现出较好的光催化活性，且无污染等优点被人们所熟知。然而Bi₂O₂CO₃的光生电子-空穴的复合率很高，量子效率较低，从而导致其对光的利用率较低。BiPO₄作为一种多功能的光催化材料性质稳定，紫外光催化性能好成为人们研究的热点，有研究表明BiPO₄对多种有机污染物催化降解效果表现比P25更高的紫外光催化活性。近年来研究提高BiPO₄光催化剂的性能主要是改变晶相结构和形貌尺寸。为了提高材料的光催化性能对材料进行改性，通过构建花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结材料来对材料进行改性。

本发明利用原位转化制备出花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料，通过构建异质结促进电子-空穴高效分离，从而提高光催化效率，并以罗丹明B为降解物进行考察光催化性质。目前尚没有关于合成花球状Bi₂O₂CO₃/BiPO₄异质结光催化材料以提高其光催化性能的相关报道。

发明内容