[发明专利]一种Bi-Bi5+

说明书

本发明公开了一种Bi‑Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂，所述光催化剂中的Bi元素同时具有Bi、Bi⁵⁺和Bi³⁺三种价态。本发明还公开了上述Bi‑Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂的制备方法，所述方法为：BiOBr光催化剂在经过葡萄糖还原和紫外辐照后得到Bi、Bi⁵⁺以及Bi³⁺三种价态共存的Bi‑Bi⁵⁺/BiOBr光催化剂。相比于BiOBr光催化剂，本发明Bi‑Bi⁵⁺/BiOBr光催化剂的比表面积增大，禁带宽度缩小，光生电子‑空穴对分离效率提高，可见光吸收增强，光催化活性提高，在紫外光和可见光下均能快速降解水中有机污染物。

技术领域

本发明涉及一种自掺杂型溴氧化铋光催化剂Bi-Bi⁵⁺/BiOBr，还涉及上述Bi-Bi⁵⁺/BiOBr光催化剂的制备方法，属于光催化剂技术领域。

背景技术

社会的发展推动着化学工业的发展，但发展的同时也带来了工业废水增加等环境问题。染料废水是典型的有害工业废水之一，主要来源于染料及染料中间体生产行业，由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成。染料废水会造成水体透明度的降低，造成水体缺氧，破坏水体自净等危害。其中含有水溶性的活性染料废水是最难处理的废水之一，传统的水处理工艺对这些染料处理效果不是很好。而且，分散染料化学结构稳定，生物可降解性差，因此，传统的水处理系统对分散染料的去除效果很差。

卤氧化铋BiOX(X＝Cl，Br，I)的晶体结构为PbFCl型，属于四方晶系。作为一种新型光催化剂，由于其高度各向异性的层状结构和适宜的禁带宽度从而显示出优异的光催化性能。传统的TiO₂由于其较宽的带隙只能利用太阳光中仅4％的紫外光而应用受限，而卤氧化铋的光催化活性普遍高于商品TiO₂(P25)，且禁带宽度随着卤原子序数的增加而变窄。在卤氧化铋作为光催化剂的应用中，BiOBr被认为是应用前景最广的卤氧化铋材料。但纯BiOBr存在可见光催化活性不够高，无法满足效率和实际应用的需要。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高可见光催化活性且无二次污染的自掺杂型溴氧化铋光催化剂Bi-Bi⁵⁺/BiOBr，该催化剂在紫外光和可见光下均能快速降解水中有机污染物。

本发明还要解决的技术问题是提供上述Bi-Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂的制备方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种Bi-Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂，所述光催化剂中的Bi元素同时具有Bi、Bi⁵⁺和Bi³⁺三种价态。

其中，所述光催化剂中，Bi元素三种价态Bi、Bi⁵⁺和Bi³⁺的含量分别为4.32％、11.85％和83.83％。

上述Bi-Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂的制备方法，所述方法为：BiOBr光催化剂在经过葡萄糖还原和紫外辐照后得到Bi、Bi⁵⁺以及Bi³⁺三种价态共存的Bi-Bi⁵⁺/BiOBr光催化剂。

上述Bi-Bi⁵⁺/BiOBr自掺杂光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O加入到稀HNO₃中得到溶液A，将KBr溶解于水中，得到溶液B；