[发明专利]一种钨酸铋/氮化硼复合光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机环保催化材料技术领域，具体涉及一种钨酸铋/氮化硼 复合光催化材料，本发明还涉及该复合光催化材料的制备方法。

背景技术

半导体光催化技术以其高效的特点日益受到人们的重视，用于解决环境 污染问题和太阳能转换。对于高效光催化剂的选择是半导体光催化技术最重 要的一个方面，目前，大约有200多种半导体可用于光催化反应，但是，较 低的量子效率和严重的光腐蚀现象影响了大多数光催化剂的应用。因此，如 何提高半导体光催化剂光生电子空穴的分离效率以抑制其快速复合是光催 化技术所面临的问题。通常情况，催化剂的晶体结构、颗粒尺寸、形貌、特 定暴露晶面和表面修饰(如，贵金属表面沉积、碳纳米管修饰、石墨烯修饰 以及半导体复合等)是提高光生电子空穴分离效率的重要途径，但是，这些 方法都是以提高光生电子的传输速率为基础的，然而，通过提高光生空穴的 迁移速率以提高光生载流子的分离效率却被忽视。目前，改变光生空穴的迁 移速率有两种方法，第一，设计具有能带结构比配的半导体复合体系，在体 系吸收光子能量被激发后，可以实现空穴从一种半导体的价带迁移至另一种 半导体的价带，但是这种形式的迁移会减弱空穴的氧化能力。另一种方法是 在半导体光催化剂表面修饰空穴捕获剂(如RuO₂、NiO、IrO₂等)，这种方 法在光解水制氢的反应中是有效的，但是在光催化降解有机物的反应中是否 有效还未见报道，因此，这类方法的应用具有一定的局限性。开发一种新型 有效的能够促进光生空穴迁移速率的方法是提高半导体光催化剂光生载流 子分离效率的另一个重要途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨酸铋/氮化硼复合光催化材料，解决了现有 都是以提高光生电子的传输速率为基础的，然而通过提高光生空穴的迁移速 率以提高光生载流子的分离效率却被忽视的问题。

本发明的另一个目的是提供一种钨酸铋/氮化硼复合光催化材料的制备 方法。

本发明所采用的技术方案是，一种钨酸铋/氮化硼复合光催化材料，以 氮化硼纳米片为催化剂载体，将钨酸铋负载于氮化硼纳米片上，其中氮化硼 纳米片和钨酸铋的摩尔比为1：0.01～0.6。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种钨酸铋/氮化硼复合光催化材 料的制备方法，将五水硝酸铋溶解于浓度为10％的硝酸溶液，然后加入氮化 硼纳米片和钨酸钠得到混合溶液；将混合溶液超声搅拌均匀，转移至水热反 应釜，并置于烘箱中进行水热反应后自然冷却至室温，将得到的产物离心分 离洗涤，干燥，得到钨酸铋/氮化硼复合光催化材料。

本发明的特点还在于，

五水硝酸铋和硝酸的质量比为1：40～100。

氮化硼纳米片、五水硝酸铋的摩尔比为1：0.01～0.6。

五水硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为2：1。

水热反应温度为120～220℃，时间为5～30h。

氮化硼纳米片通过以下方法得到：将六方氮化硼粉体、硝酸钠和浓硫酸 混合后置于冰水浴中搅拌均匀得到悬浮液，将高锰酸钾缓慢加入到悬浮液， 持续搅拌反应8～24h，然后加入双氧水并持续搅拌反应0.5～1h，待反应结 束后将悬浮液在3000rpm条件下离心10min，将上层悬浮液用微孔抽滤，去 离子水洗涤至中性，干燥后得到氮化硼纳米片。

六方氮化硼粉体、硝酸钠和浓硫酸质量比为1：0.5～1：30～60。

六方氮化硼和高锰酸钾的质量比为1：0.5～1。

高锰酸钾和双氧水的质量比为1：8～16。

本发明的有益效果是，本发明钨酸铋/氮化硼复合光催化材料，利用氮 化硼纳米片表面存在的氮空位导致其具有一定的电负性，将光照激发后钨酸 铋价带的光生空穴吸引以促进空穴的迁移，进而提高光生载流子的迁移效 率；此外，氮化硼纳米片大的比表面积有利于增加复合体系的吸附性能，这 些对于光催化效率的提高都是有利的。

本发明钨酸铋/氮化硼复合光催化材料的制备方法，过程简单，反应条 件温和，合成效率高，成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。