[发明专利]一种Bi3

说明书

本发明公开了一种Bi₃O₄Cl/g‑C₃N₄2D/2D范德华异质结的制备方法，其是以去离子水为溶剂，五水硝酸铋为铋源，盐酸四环素作为氯源，采用水热法制备出Bi‑O‑Cl配合物，并通过马弗炉煅烧生成Bi₃O₄Cl；与三聚氰胺煅烧后生成的g‑C₃N₄在无水乙醇中超声混合后生成Bi₃O₄Cl/g‑C₃N₄2D/2D范德华异质结。本发明成功地将Bi₃O₄Cl与g‑C₃N₄在乙醇中常温物理混合合成了Bi₃O₄Cl/g‑C₃N₄ vdW异质结，制备的异质结其光生载流子的迁移速率快，分离效率高，vdW力加速了二维/二维界面上的电荷分离，从而提高了光催化活性，具有较好的光催化还原CO₂的性能。

技术领域

本发明涉及化学物质的制备，具体涉及一种Bi₃O₄Cl/g-C₃N₄ 2D/2D范德华异质结的制备方法，本发明还涉及Bi₃O₄Cl/g-C₃N₄ 2D/2D范德华异质结在还原CO₂方面的应用。

背景技术

随着全球工业化和城市化程度的提高，大气中二氧化碳浓度急剧上升，引发了全球变暖、燃料短缺等一系列极其严重的问题。利用取之不尽用之不竭的太阳能将CO₂光催化还原为可用的碳氢化合物燃料被认为是一种有前途的战略，可以以可持续的方式解决上述问题。尽管光催化CO₂还原的前景广阔，人们为此付出了巨大的努力，但到目前为止，光催化CO₂还原的效率与实际应用的要求仍有很大差距，这主要是由于半导体中光致电子和空穴的快速复合所致。为了解决这一问题，人们努力开发具有高效载体分离的先进光催化剂，以提高CO₂的还原活性。

在两种不同的光催化剂之间建立异质结是一种通过电子能带缔合来改善光激发电子-空穴对分离的简便方法。近年来，通过对相同或不同二维(2D)材料进行化学修饰或叠加来构建新型的vdW异质结构引起了广泛关注。与传统外延生长异质结构相比，基于二维半导体的vdW异质结构具有界面紧密、带结构合适等独特优势，可以通过vdW力产生有效的界面电荷迁移和层间分离。

富含铋的Bi_xO_yX_z(X＝Cl,Br和I)光催化剂，具有典型的二维层状结构和合适的最小导带(CBM)位置，在光催化CO₂还原中显示出巨大的潜力。特别是作为Bi_xO_yX_z的一员，Bi₃O₄Cl以其独特的层状结构、窄带隙和高的化学稳定性而备受关注。它的三明治结构是由两层[Cl]离子与中间的[Bi₃O₄]层共同构成。层间的原子通过强共价键连接，而层间存在弱的vdW相互作用。因此，Bi₃O₄Cl是一种与另一种二维半导体形成vdW异质结构的理想层状光催化剂。二维类石墨氮化碳(g-C₃N₄)由于其独特的光电结构、无金属构造、比表面积大、制备容易、成本低、适用性广等特点，近年来成为许多科学家研究的焦点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种Bi₃O₄Cl/g-C₃N₄ 2D/2D范德华异质结的制备方法，该方法所需设备简单，操作简便。与此同时，本发明还提供该异质结应用于光催化还原CO₂的用途。