[发明专利]一种金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法及其应用，以溶剂热法合成并经过煅烧的钨酸铋为半导体光催化材料，通过化学沉积法将金纳米粒子负载在半导体光催化材料表面制备得到目标产物金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂，具有操作简单、消耗能量低、副产物少以及危险性低等优点，通过该方法制备的金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂能够用于光催化还原Osubgt;2/subgt;合成Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;。

技术领域

本发明属于光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着工业化和城市化的快速发展，环境污染和能源危机已成为人类社会面临的两大挑战。过氧化氢（H₂O₂）作为一种重要的清洁化学品，易于储存和运输，是下一代可持续的能源载体，被广泛应用于漂白试剂、医疗灭菌、造纸、化学合成反应物、火箭推进剂、电子、食品、环境净化等许多领域，既能解决环境污染又可缓解能源危机。目前，合成H₂O₂的方法主要有2-乙基蒽醌（EAQ）法、H₂与O₂直接合成法、电化学合成法等。然而，上述方法大多存在步骤繁琐、具有潜在的爆炸风险和能耗高等缺点。利用半导体光催化剂光催化还原O₂产生H₂O₂是一个质子耦合电子转移（PCET）过程，仅需要H₂O、O₂和光子的参与，是一种环境友好的过程。因此，以地球上丰富的水和氧气为资源，通过可见光催化H₂O₂合成是一种非常有前景的技术。

钨酸铋（Bi₂WO₆）作为一种新型的氧化物型半导体光催化材料，因具有较窄的带隙宽度、较强的氧化能力、较高的光化学稳定性以及成本低廉等优点而被广泛关注和深入研究。但是，钨酸铋光催化合成H₂O₂的催化活性仍有待提高。金纳米粒子（Au nanoparticles，Au NPs）经常被用作还原助催化剂，将Au NPs修饰到Bi₂WO₆半导体表面，能显著提升光催化剂对可见光的吸收，进而有效地光催化还原O₂合成H₂O₂。

基于以上分析，本申请采用化学沉积的方法将金纳米粒子助催化剂与Bi₂WO₆光催化剂相结合，得到Au_x/Bi₂WO₆光催化剂，在可见光或模拟太阳光照射下，可以有效地光催化还原O₂为H₂O₂，从而得到一种清洁的氧化剂和能源载体。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法及其应用，具有操作简单、消耗能量低、副产物少以及危险性低等优点，通过该方法制备的金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂能够用于光催化还原O₂合成H₂O₂。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法，其特征在于具体过程为：以溶剂热法合成并经过煅烧的钨酸铋为半导体光催化材料，通过化学沉积法将金纳米粒子负载在半导体光催化材料表面制备得到目标产物金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂。

本发明所述的金纳米粒子修饰的钨酸铋半导体光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：