[发明专利]Bi2

说明书

本发明为一种Bi₂O₂SiO₃‑Si₂Bi₂₄O₄₀‑BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法，X为Cl、Br和I中的两种。以硝酸铋为铋源，九水偏硅酸钠为硅源，无水乙醇和去离子水为溶剂，以聚乙二醇400或乙二醇等为分散剂，经水热反应11～13小时后，将得到的复合材料粉体与NaX(X＝Cl、Br、I)进行复合而得。该方法无需高温烧结、工艺简单、易于控制产物的粒度、合成产物结晶度高、纯度高、无团聚，所得复合材料粉体由于双异质结的协同作用，表现出较高的光催化性能。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀-BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法。

背景技术

铋系半导体光催化剂可以被可见光激发，具有较为良好的光催化活性，在可见光下能有效降解有机污染物，具有良好的发展前景。然而，大多单一的铋系氧化物半导体光催化剂存在光生电子-空穴容易再结合的情况，且存在禁带宽度过宽或过窄的情况，使其响应波长范围不足，极大地限制了铋系光催化剂的大规模应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀-BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法，由两种具有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数的半导体形成异质结，不仅可拓宽响应波长范围，还能有效抑制电子空穴对的结合，从而提高可见光响应的铋系半导体光催化剂的光催化活性。另外，制备铋系半导体光催化剂时，晶相对其光催化性能有很大的影响，一般情况下，晶相形成的比例越恰当，晶形生长越完整，结晶度越好，其光催化活性越大，而本发明制备所得复合光催化剂结晶度较高，并且其工艺简单、设备简单、生产周期短。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Bi₂O₂SiO₃-Si₂Bi₂₄O₄₀-BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述X为Cl、Br和I中的两种，制备包括如下步骤：

步骤(1)，将硝酸铋置于去离子水中搅拌溶解，浓度控制在0.3mmol/L～0.7mmol/L，并在搅拌过程中加入分散剂，所得溶液记为A液；将九水偏硅酸钠溶解于去离子水中，所得溶液记为B液，其中n_Bi/Si＝(4～1)：1；将B液缓慢滴加入A液中，持续搅拌至溶液呈现均匀的白色乳浊液，即获得前驱体溶液；

步骤(2)，将前驱体溶液在160～190℃下进行水热反应11～13h，然后自然冷却至室温，将得到的样品收集并使用去离子水和无水乙醇交替洗涤各三次，然后在75～85℃下干燥10～14h得到BSO粉体；

步骤(3)，将BSO粉体研磨并过300目筛，称取0.25～0.35g过筛后的粉体，经超声60～120min后均匀分散在去离子水中，将pH调节至1～4，得到BSO悬浮液；

步骤(4)，分别称取氯化钠、溴化钠、碘化钠加入去离子水中，浓度均控制在1～1.5mol/L，搅拌至溶解，超声5～10min使其分散均匀，分别获得C1溶液、C2溶液和C3溶液；

步骤(5)，量取C1、C2、C3溶液中的两种共5～8ml加入到BSO悬浮液中，其中，若选择C1和C2，则C1和C2的体积比为(4～12)：1，若选择C1和C3，则C1和C3的体积比为(4～12)：1，若选择C2和C3，则C2和C3的体积比为(4～12)：1，搅拌30min后分别得到D1溶液、D2溶液和D3溶液；