[发明专利]一种铋系复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铋系复合光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化领域。光催化剂的成分为S‑BiOBr/Bi₂Sn₂O₇，选用硫脲作为硫源掺杂溴氧化铋，然后对五水合硝酸铋和五水合四氯化锡为铋源和锡源制备的锡酸铋进行改性。本发明采用同晶取代以及水热法自组装成功制备了S掺杂BiOBr纳米片,然后在表面附着Bi₂Sn₂O₇，以构建了3D/0D界面Z型S‑BiOBr/Bi₂Sn₂O₇异质结。所述制备方法原料易得、工艺简单、操作方便、绿色环保、制备的光催化剂降解性能优越、稳定性好可循环使用。本发明可广泛应用于降解染料、抗生素、藻类等污染物。

技术领域

本发明属于可见光催化剂材料技术领域，具体涉及一种铋系复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

现今，制造业在创造商品的同时，也产生大量的废水，而高稳定性、有害的废水在处理厂中不能被生物降解，最终进入地下水和海洋资源中。废水会造成地下水和海洋资源的生态系统污染，甚至危害人类健康。光催化降解是一种高效、绿色的解决废水中的污染物方法，因其环境友好和经济节约成为来解决其废水中的污染物聚焦点。

铋系作为光催化剂如：BiVO₄、Bi₂WO₆、Bi₂O₃、BiOX等；作为铋系氧化物的一类，Bi₂Sn₂O₇是一种禁带宽度为2.73eV的新型烧绿石结构的材料。Bi₂Sn₂O₇的价带(VBM)由O2p、Bi6s轨道与Sn4d轨道杂化而成，导带顶(CBM)由Bi6s、Sn5s和O2p组成。由对称性较好的Bi6s和Sn5s构成电子跃迁的低能垒，有利于光诱导载流子的高迁移率。然而，在一定程度上产生的光生电子和空穴复合速率较快，产生的光量子效率较低。但传统光催化剂在污染物中的降解效率低；光催化剂中带隙较宽难以被可见光激活产生载流子，载流子分离效率低，可见光的吸收不足极大地限制了光催化剂的广泛利用。

发明内容

为了克服上述现有技术中光催化剂对污染物降解慢及可见光捕获效率低的缺点，本发明的目的在于提供一种铋系复合光催化剂及其制备方法和应用，所述光催化剂提高了对可见光的利用以及光催化降解有机污染物的效率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供一种铋系复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用水热法合成Bi₂Sn₂O₇；

将五水合硝酸铋和五水合四氯化锡溶于去离子水中，搅拌混合均匀；调节溶液pH值至碱性，形成混合溶液；所述混合溶液进行水热反应，充分反应后，冷却至室温，过滤，洗涤至滤液无色，烘干，获得Bi₂Sn₂O₇；

S2：取所述Bi₂Sn₂O₇与五水合硝酸铋分散到乙二醇溶液中，搅拌，使其为均匀白色乳液后，得到溶液A；取溴化钠与硫脲加入到去离子水中生成溶液B；

S3：将所述溶液A和溶液B混合，形成混合溶液，搅拌均匀后，进行水热反应，充分反应后，冷却至室温，过滤，洗涤至滤液无色，烘干，获得S-BiOBr/Bi₂Sn₂O₇复合光催化剂。

本发明进一步，所述S2中，Bi₂Sn₂O₇与五水合硝酸铋的摩尔比为x：1，所述x为0.01～0.10。