[发明专利]一种钨酸铋/磷酸铋复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钨酸铋/磷酸铋复合薄膜及其制备方法和应用，先在基板上逐层旋涂Bi₂WO₆溶胶并退火，当Bi₂WO₆薄膜达到一定厚度后，再在其上逐层旋涂BiPO₄溶胶并在一定温度下退火，即可得Bi₂WO₆/BiPO₄复合薄膜。本发明采用溶胶凝胶工艺，设备要求简单，实验条件温和，所配成的溶胶能够长期保持稳定，且溶胶浓度精确可控，所制备的钨酸铋/磷酸铋复合薄膜在模拟太阳光下有1.423～2.649mA/cm²光响应电流，比Bi₂WO₆薄膜和BiPO₄薄膜的光响应电流高了2～3倍。本发明制备的Bi₂WO₆/BiPO₄复合薄膜在光催化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种Bi₂WO₆/BiPO₄复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

Bi₂WO₆的禁带宽度约为2.7eV，具有良好的可见光响应，是一种新型的可见光催化材料，可用于降解工业废水中的有机污染物。Bi₂WO₆在受到可见光照射时，电子能从价带跃迁至导带，在价带上留下空位，光生电子和空穴与O₂和表面OH^-结合，形成具有氧化性的超氧自由基·O₂^-和羟基自由基·OH等，超氧自由基和羟基自由基能分解水中的有机物分子，达到降解的效果。现有的大部分Bi₂WO₆材料是粉体材料，在光降解实验中，纳米Bi₂WO₆颗粒的光催化的效果比较好，但小尺寸颗粒的回收率很低，循环使用性能差。

BiPO₄的禁带宽度约为4eV，属于宽禁带半导体，具有良好的紫外光响应，可用作光催化材料，降解工业废水中的有机污染物。BiPO₄在受到紫外光照射时，电子能从价带跃迁至导带，在价带上留下空位，光生电子和空穴与O₂和表面OH^-结合，形成具有氧化性的超氧自由基·O₂^-和羟基自由基·OH等，超氧自由基和羟基自由基能分解水中的有机物分子，达到降解的效果。目前，研究人员已通过多种途径合成BiPO₄，如固相反应法，水热反应法，二元溶剂热法以及其他一些方法，上述方法所制备的材料皆为粉体材料，粉体在光催化降解有机物方面有着一定的应用前景，但粉体颗粒尺寸太小，回收再利用方面存在一定的技术难度，这是粉体材料光降解的一个短板。

目前还没有以溶胶-凝胶方法制备Bi₂WO₆/BiPO₄复合薄膜的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨酸铋/磷酸铋复合薄膜及其制备方法和应用，制得的复合薄膜具有一定的光响应特性，可用于降解有机污染物。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钨酸铋/磷酸铋复合薄膜，该复合薄膜包括上层膜和下层膜，其中下层膜为正交相的Bi₂WO₆晶态膜，空间群为Pca21(29)，上层膜为化学计量比为Bi_3.69P_0.31O_6.3的立方相BiPO₄薄膜，空间群为Fm-3m(225)；在300W氙灯的模拟太阳光照射条件下，该复合薄膜具有1.423～2.649mA/cm²的光响应电流。