一种银/卤氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种银/卤氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用，属于半导体光催化材料技术领域。本发明专利技术先将Bi

【技术实现步骤摘要】
一种银/卤氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体光催化材料
，特别涉及一种银/卤氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，半导体材料由于其独特的光学、物理化学性能，在光催化和能源领域有着广泛的应用前景而备受关注。
[0003]卤氧化铋是一种新型半导体材料，属于V
‑
VI
‑
VII三元化合物半导体，是由[Bi2O2]2+
层和双层卤素原子交替排布构成的层状结构，具有独特的电子结构，大的比表面积，优良的光学、物理化学性能，被视为新一代最有效、环境友好的光催化材料。但是卤氧化铋对太阳能利用有限，并且光生电子和空穴在迁移的过程中仍然有着较大的复合几率，大大降低了其光催化效率。近年来，通过贵金属改性光催化材料引起了广泛的关注。利用Ag的电子陷阱效应和局部表面等离子共振(LSPR)效应可以有效增加对可见光的吸收和促进电子空穴分离。但是，现有技术的方案在卤氧化铋表面负载Ag时，需要使用还原剂，如硼氢化钠(NaBH4)，硼氢化钾(KBH4)，柠檬酸钠，这些还原剂会产生游离基团，对催化剂的催化活性会产生不利的影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种银/卤氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的方法不使用还原剂，所得催化剂具有高催化活性；且所用卤氧化铋基质并不局限于非多面结构的卤氧化铋。
[0005]为了实现上述专利技术的目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种近红外光制备银/卤氧化铋复合光催化剂的方法，包括以下步骤：
[0007](1)将化学组成为Bi
m
O
p
X
q
:nRe的稀土离子掺杂的卤氧化铋、Ag(NO3)3和水混合，得到混合液；所述Bi
m
O
p
X
q
:nRe中m＝1、2、3、4、5、7、12或24，n＝0.1％～40％，p＝1、3、4、5、7、11、16或31，q＝1、2、3、5或10，Re为稀土离子中的一种或几种，X为卤素；
[0008](2)所述混合液在近红外光源下进行还原反应，得到银/卤氧化铋复合光催化剂。
[0009]优选的，所述Bi
m
O
p
X
q
:nRe具有多面结构。
[0010]优选的，所述Bi
m
O
p
X
q
为BiOF、BiOCl、BiOBr、BiOI、Bi3O4Cl、Bi
12
O5Cl
16
、Bi
24
O
10
Cl
31
、Bi3O4Br或Bi
12
O5Br
16
。
[0011]优选的，所述Bi
m
O
p
X
q
:nRe与Ag(NO3)3的质量比为1:0.001～0.3。
[0012]优选的，所述近红外光源的波长750～2500nm。
[0013]优选的，所述还原反应的温度为20～30℃，时间为1～15h。
[0014]本专利技术提供了上述方法得到的银/卤氧化铋复合光催化剂，包括稀土离子掺杂的卤氧化铋以及负载在稀土离子掺杂的卤氧化铋表面的Ag。
[0015]优选的，所述Ag的负载量为0.1～30％。
[0016]本专利技术提供了上述银/卤氧化铋复合光催化剂在光催化降解有机污染物中的应用。
[0017]优选的，所述有机污染物包括有机染料和/或有机医药。
[0018]本专利技术提供了一种近红外光制备银/卤氧化铋复合光催化剂的方法，本专利技术先将Bi
m
O
p
X
q
:nRe、Ag(NO3)3和水混合，得到混合液；再将所述混合液在近红外光源下进行还原反应，得到银/卤氧化铋复合光催化剂。本专利技术利用稀土离子对近红外光的吸收产生电子，从而还原出Ag纳米颗粒，此法不会产生游离的还原剂，避免了还原剂对催化剂活性的影响；本专利技术使用的卤氧化铋基质Bi
m
O
p
X
q
:nRe不局限于非多面结构，多面结构的Bi
m
O
p
X
q
:nRe也能使用本专利技术的方法合成银/卤氧化铋复合光催化剂，因此，本专利技术大大扩展了卤氧化铋基质的原料范围。同时，本专利技术提供的方法操作简单，成本低，易于实现工业化大批量生产。
[0019]本专利技术提供了基于上述方法制备得到的银/卤氧化铋复合光催化剂。此催化剂用于光催化降解有机废水时具有高催化活性。实施例结果表明，本专利技术提供的银/卤氧化铋复合光催化剂光催化降解甲基橙时甲基橙的降解率可达96％，光催化降解罗丹明时罗丹明的降解率可达97％。
附图说明
[0020]图1是BiOCl:10％Er和Ag/BiOCl:10％Er样品X
‑
射线衍射图谱；
[0021]图2是BiOCl:10％Er和Ag/BiOCl:10％Er样品UV
‑
vis吸收光谱图；
[0022]图3是BiOCl:10％Er和Ag/BiOCl:10％Er样品扫描电镜图谱；
[0023]图4是BiOCl:10％Er和Ag/BiOCl:10％Er样品在紫外
‑
可见
‑
近红外光下对甲基橙的催化降解图谱；
[0024]图5是BiOBr:5％Yb,5％Er和Ag/BiOBr:5％Yb,5％Er样品X
‑
射线衍射图谱；
[0025]图6是BiOBr:5％Yb,5％Er和Ag/BiOBr:5％Yb,5％Er样品UV
‑
vis吸收光谱图；
[0026]图7是BiOBr:5％Yb,5％Er和Ag/BiOBr:5％Yb,5％Er样品扫描电镜图谱；
[0027]图8是BiOBr:5％Yb,5％Er和Ag/BiOBr:5％Yb,5％Er样品在紫外
‑
可见
‑
近红外光下对罗丹明B的催化降解图谱；
[0028]图9是Bi7F
11
O5:5％Er和Ag/Bi7F
11
O5:5％Er样品X
‑
射线衍射图谱；
[0029]图10是Bi7F
11
O5:5％Er和Ag/Bi7F
11
O5:5％Er样品UV
‑
vis吸收光谱图；
[0030]图11是Bi7F
11
O5:5％Er和Ag/Bi7F11O5:5％Er样品扫描电镜图谱；
[0031]图12是Bi7F
11
O5:5％Er和Ag/Bi7F
11
O5:5％Er样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光制备银/卤氧化铋复合光催化剂的方法，包括以下步骤：(1)将化学组成为Bi
m
O
p
X
q
:nRe的稀土离子掺杂的卤氧化铋、Ag(NO3)3和水混合，得到混合液；所述Bi
m
O
p
X
q
:nRe中m＝1、2、3、4、5、7、12或24，n＝0.1％～40％，p＝1、3、4、5、7、11、16或31，q＝1、2、3、5或10，Re为稀土离子中的一种或几种，X为卤素；(2)所述混合液在近红外光源下进行还原反应，得到银/卤氧化铋复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Bi
m
O
p
X
q
:nRe具有多面结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Bi
m
O
p
X
q
为BiOF、BiOCl、BiOBr、BiOI、Bi3O4Cl、Bi
12
O5Cl<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王齐，何方宇，宋志国，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：