[发明专利]一种聚苯胺‑钼酸铋异质结光催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，涉及了一种可见光响应聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi₂MoO₆)异质结光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境污染日益突出，光催化技术作为一种新型的水处理技术，在析氢和降解污染物中的研究越来越受到人们的重视。研制和开发高效的具有可见光响应的光催化剂是，提高光催化剂活性、拓展光响应范围是目前光催化领域研究的重要方向。Bi₂MoO₆是一种典型的的Aurivillius氧化，由[Bi₂O₂]²⁺层和MoO₄^2-层交错排列形成的类似三明治形状的层状结构。作为一种可见光响应的光催化剂，Bi₂MoO₆在降解污染物方面表现出较好的光催化活性，但在实际应用中还是受到了较低的量子产率和可见光吸收利用率的制约。为了进一步提高Bi₂MoO₆的光催化性能，研究者们已经做了大量的探索工作，包括设计合理的结构特性、掺杂、与其他半导体复合等。其中，与其他半导体复合制备异质结光催化剂是一种能有效的提高光催化活性的方法，因此，Bi₂MoO₆复合光催化剂的制备和提高其催化活性成为行业中研究的重点。

发明内容

本发明的目的是解决Bi₂MoO₆为可见光利用率低、光催化活性低等问题，提供一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi₂MoO₆)复合光催化剂及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi₂MoO₆)复合光催化剂在催化降解有机污染物，如罗丹明B等物质中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi₂MoO₆)复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)溶剂热法制备Bi₂MoO₆微球：将铋源的乙二醇溶液和钼酸盐的乙二醇溶液混合均匀，然后缓慢加入无水乙醇，搅拌混匀，置于反应釜中进行溶剂热反应，离心，洗涤，干燥，得到Bi₂MoO₆微球；步骤(1)中所述铋源为Bi(NO₃)₃·5H₂O，步骤(1)中所述钼酸盐为Na₂MoO₄·2H₂O；

(2)配置Bi₂MoO₆-HCl分散溶液：将Bi₂MoO₆微球超声分散于HCl溶液中，得到Bi₂MoO₆-HCl分散溶液；

(3)制备PANI@Bi₂MoO₆复合光催化剂：在冰水浴的条件下，将苯胺加入步骤(2)的Bi₂MoO₆-HCl分散溶液中，混匀，加入引发剂，搅拌反应，洗涤，干燥，得到聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi₂MoO₆)复合光催化剂。

步骤(1)中所述铋源的乙二醇溶液中铋源与乙二醇的摩尔体积比为2mmol：(5～10)mL，优选为2mmol：5mL；

步骤(1)中所述钼酸盐的乙二醇溶液中钼酸盐与乙二醇的摩尔体积比为1mmol：(5～10)mL，优选为1mmol：5mL；

步骤(1)中所述铋源与钼酸盐的摩尔比为2:1；

步骤(1)中所述无水乙醇与乙二醇的体积比为20mL：(5～10)mL，优选为2:1；

步骤(1)中所述搅拌混匀是指在室温下搅拌20～30min混合均匀，步骤(1)中所述溶剂热反应的条件为140～180℃反应10～16h。

步骤(1)中所述洗涤是指用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次；步骤(1)中所述搅拌转速为300～500r/min；步骤(1)中所述干燥是指于60～75℃干燥10～12h。