[发明专利]一种氮/铁酸铋-石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮/铁酸铋‑石墨烯复合材料的制备方法，属于光催化剂制备技术领域。本发明解决了现有BiFeO₃的光催化性能不高的技术问题。本发明利用N阴离子大小接近于ABO₃结构中的氧，将其掺杂到BiFeO₃中，形成新的价带，从而减小材料的带隙，提高对太阳光的利用率，且新的能带结构也更有利于电荷的迁移和分离，最终达到改变光催化剂性能的目的。本发明利用石墨烯是合成的能隙为零的二维半导体的这种特殊性质有利于BiFeO₃材料光生电子在复合物表面的传输，有效抑制BiFeO₃的光生电子与空穴的复合，继而改善BiFeO₃材料的可见光光催化活性。此外，本发明合成工艺简单，操作方便，成本低，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种氮/铁酸铋-石墨烯复合材料的制备方法，属于光催化剂制备技术领域。

背景技术

经济的快速发展伴随着能源短缺和环境污染问题的出现，可见光催化技术被认为是解决目前能源短缺问题和环境污染问题的有效途径，在众多光催化剂中，BiFeO₃由于其化学性质稳定、禁带宽度较小等优点，得到人们的青睐。然而，由于其存在有限的可见光吸收、电子空穴复合率高、导电性差等问题，使得其在光催化领域的应用受到限制。

发明内容

本发明为了解决现有BiFeO₃的光催化性能不高的技术问题，提供一种氮/铁酸铋-石墨烯复合材料的制备方法。

本发明的技术方案：

一种氮/铁酸铋-石墨烯复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤1，将氧化石墨加入到水中，超声处理，得到氧化石墨悬浮液；

步骤2，将乙酰丙酮铁、硝酸铋、柠檬酸和三聚氰胺加入到步骤1获得的氧化石墨悬浮液中，磁力搅拌至均匀，得到前驱体溶液；

步骤3，将步骤2获得的前驱体溶液转移至反应釜中，160℃水热反应20h，离心后干燥，干燥后进行焙烧，得到N/BiFeO₃-石墨烯复合材料。

进一步限定，步骤1中氧化石墨和水的质量体积比为0.5g：80mL。

进一步限定，乙酰丙酮铁、硝酸铋和柠檬酸的化学计量为1:1:1。

进一步限定，三聚氰胺与乙酰丙酮铁的摩尔比为(1～2.5)mmol：0.01mol。

进一步限定，步骤1中超声处理时间为1h。

进一步限定，步骤3中焙烧处理温度为300℃焙烧3h，600℃焙烧2h。

本发明有益效果：

(1)本发明利用N阴离子大小接近于ABO₃结构中的氧，将其掺杂到BiFeO₃中，使材料形成新的价带，从而减小材料的带隙，提高其对太阳光的利用率，此外，新的能带结构也更有利于电荷的迁移和分离，最终达到改变光催化剂性能的目的。

(2)本发明利用石墨烯是合成的能隙为零的二维半导体的这种特殊性质可以利于BiFeO₃材料光生电子在复合物表面的传输，从而有效抑制BiFeO₃的光生电子与空穴的复合，继而改善BiFeO₃材料的可见光光催化活性。

(3)此外，本发明合成工艺简单，操作方便，成本低，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为对比例1及实施例1～4的N/BiFeO₃-石墨烯复合材料的XRD谱图；

图2为实施例2的N/BiFeO₃-石墨烯复合材料的SEM图；