[发明专利]一种掺杂型钛铌酸铋纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂型钛铌酸铋纳米片及其制备方法，首先按照化学式Bi₃Ti_1‑xFe_xNbO₉将分析纯的Bi₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅、Fe₂O₃、一定比例的盐通过球磨混合均匀，然后将干燥得粉体在马弗炉中焙烧，得到块状固体；然后将块状固体洗涤，最后烘干即可得到Fe掺杂Bi₃TiNbO₉纳米片。本发明制备工艺简单，反应温度低，反应时间短，材料成本低，适合产业化生产，利用本发明的方法得到的Bi₃Ti_1‑xFe_xNbO₉光催化剂，可见光响应范围广，光生载流子分离效率高，具有优异的光催化降解染料的性能。

技术领域

本发明涉及光催化领域，具体涉及一种掺杂型钛铌酸铋纳米片及其制备方法。

背景技术

能源短缺问题与环境污染问题是当今世界面临的两大问题，这严重违背人类的可持续发展理念。随着科技的发展，半导体光催化技术因其在对污染物处理过程中成本低廉，无二次污染的特点而受到科研工作者的关注。因此，利用半导体光催化技术进行太阳能可再生能源利用、环境保护、绿色能源生产已成为无机材料研究的主要领域。铁电材料的内部自发极化场被证明能够有效驱动光生电荷的分离，抑制光生载流子间的复合，提高光催化效率。Bi₃TiNbO₉(n＝2)是Aurivillius相化合物的一种，通过[Bi₂O₂]²⁺和[BiTiNbO₇]^2-层交替构成。跟Aurivillius相家族的大多成员类似，Bi₃TiNbO₉在ab平面和c方向上表现出由于八面体扭曲和钙钛矿结构B位位移而导致的自发铁电极化。铁电材料的内部自发极化场被证明能够有效驱动光生电荷的分离，抑制光生电荷间的复合，提高光催化效率，正得到越来越多科研工作者的关注。近年来，关于Bi₃TiNbO₉可见光下降解污染物已经报道，但其仍然存在降解效率较低、较大的禁带宽度(3.1eV)等问题，具有窄的可见光利用率，同时其内部光生载流子的分离效率有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂型钛铌酸铋纳米片及其制备方法，以克服现有技术存在的问题，本发明通过Fe掺杂Bi₃TiNbO₉，在扩展光催化剂的光谱吸收范围的同时，还提高了载流子的分离和传输效率，且制备工艺简单，制备得到的Bi₃Ti_1-xFe_xNbO₉光催化剂，具有高效且普适的光降解有机染料的性能，其光催化效果要优于纯相Bi₃TiNbO₉。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种掺杂型钛铌酸铋纳米片，所述掺杂型钛铌酸铋纳米片的化学式为Bi₃Ti_1-xFe_xNbO₉，其中，x＝0.01-0.07。

一种权利要求1所述的掺杂型钛铌酸铋纳米片的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按照化学式Bi₃Ti_1-xFe_xNbO₉将分析纯的Bi₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅、Fe₂O₃以及盐通过球磨混合均匀并干燥，然后将干燥得粉体进行焙烧，得到块状固体；