花状氧化银/碳酸氧铋异质结及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结及其制备方法和应用。其中制备方法包括：将Ag2CO3和花状的Bi2O2CO3混合均匀，在氮气气氛下煅烧，冷却，得到花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结。本发明专利技术所述异质结的光生载流子分离和迁移效率高，具有很好的光吸收性能，所述异质结能够实现气相苯系物的高效光催化净化，本发明专利技术具有制备简单、环境友好、能耗低、成本廉的优点。成本廉的优点。成本廉的优点。

【技术实现步骤摘要】
花状氧化银/碳酸氧铋异质结及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料
，特别是涉及一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]日常生活中，人们大多数时间生活、工作在室内，室内空气质量对身心健康、工作效率都至关重要，挥发性有机物是室内空气中的主要污染物，需要根据VOCs的室内空气质量标准及时进行监测并净化控制。其中，在室内空气污染物中苯系物又是最为典型、最受关注的一类污染物。
[0003]光催化技术利用无处不在的光能源作为动力，最终产物CO2和H2O，不会产生二次污染，且所采用的催化剂容易大规模生产，成本低，因此，光催化技术在环境污染物治理方面具有重要意义，越来越受到人类的青睐。
[0004]在光催化
，半导体材料的光催化性能与其晶体结构和电子结构密切相关，例如，铋系氧化物的价带(VB)由O 2p和Bi 6s杂化而成，使其带隙变窄，而拥有更好的光催化性能，故，铋系氧化物是目前研究较为广泛的光催化剂之一。
[0005]Bi2O2CO3是Aurivillius型氧化物家族中的重要一员，为n型半导体，由[Bi2O2]2+
层和CO
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层正交交替构成，该层状结构致使Bi2O2CO3存在有强的内建电场和不对称极化效应，能促进光生电子
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空穴对的有效分离，拥有好的光催化性能。
[0006]然而，单一铋系光催化剂在光催化性能方面仍有不足，为了进一步提高光催化效果，本专利技术制备得到一种具有优异性能，可以提高Bi2O2CO3光催化净化能力的异质结半导体复合材料。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结及其制备方法和应用。本专利技术所述异质结复合材料的光生载流子分离和迁移效率高，光吸收性能好；本专利技术能够高效地光催化净化气相苯系物；且本专利技术具有制备简单、环境友好、能耗低、成本廉的优点。
[0008]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结的制备方法，包括：将Ag2CO3与花状的Bi2O2CO3混合均匀；在氮气气氛下煅烧，经冷却得到花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结。
[0010]可选地，所述方法还包括：以Bi2O3为铋源、碳酸钠为CO
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来源，采用化学法合成花状Bi2O2CO3。
[0011]可选地，所述的采用化学法合成花状Bi2O2CO3的步骤中，包括：将Bi2O3完全超声溶解在0.5mol/L～1.5mol/LHNO3溶液中，放入水浴中静置，达到温度平衡；采用蠕动泵将0.5mol/L～1.0mol/LNa2CO3溶液加入，直至溶液显中性，静置；采用去离子水和无水酒精离心清洗，50℃～80℃烘干，得到花状的Bi2O2CO3。
[0012]可选地，放入水浴中静置时，水浴温度为15℃～25℃。例如，可以为15℃、17℃、19℃、21℃、23℃和25℃等。
[0013]可选地，Na2CO3溶液蠕动加入时，流速25mL/min～35mL/min。例如，流速可以控制在25mL/min、27mL/min、29mL/min、31mL/min、33mL/min和35mL/min等。
[0014]可选地，所述的将Ag2CO3和花状的Bi2O2CO3均匀混合的步骤中，包括：将Ag2CO3和花状的Bi2O2CO3按照摩尔比0.25～1称量，放入容器，加入无水乙醇，采用磁力搅拌混合均匀。Ag2CO3和Bi2O2CO3的摩尔比例如可以为0.25、0.5、0.75和1等。
[0015]可选地，煅烧温度为100℃～200℃。例如，煅烧温度可以为100℃、120℃、140℃、160℃、180℃和200℃等。
[0016]可选地，煅烧时，氮气流速为1.0L/min～1.5L/min。例如，氮气流速可以为1.0L/min、1.1L/min、1.2L/min、1.3L/min、1.4L/min和1.5L/min等。
[0017]可选地，煅烧时间为5h～15h。例如，煅烧时间可以为5h、7h、9h、11h、13h和15h等。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结，采用本专利技术所述的制备方法制备得到。
[0019]根据本专利技术的还一个方面，本专利技术提供的一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结在光催化净化气相苯系物中的应用。其中，所述花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结采用本专利技术所述的制备方法制备得到。
[0020]可选地，所述应用包括：将所述花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结，采用真空抽滤方法在衬底上形成Ag2O/Bi2O2CO3膜；将含Ag2O/Bi2O2CO3膜的衬底置于反应器底部，向所述反应器中填充含有苯系物的混合气体，吸附平衡后，在光照条件下完成对苯系物的光催化净化。
[0021]可选地，所述衬底为微孔过滤膜衬底；所述衬底的孔径为0.05μm～0.5μm。例如，所述衬底可以为尼龙膜，所述尼龙膜衬底的孔径可以为0.1μm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术将p型半导体Ag2O与n型半导体Bi2O2CO3构造成p
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n型异质结Ag2O/Bi2O2CO3，可以促进光生载流子的有效分离和迁移，具有很好的光吸收性能，从而可以进一步提高Bi2O2CO3光催化降解去除微量挥发性污染物气相苯系物的能力，例如，25mg的Ag2O/Bi2O2CO3对450ml94.3
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‑6mol/mol空气中甲苯催化3h后去除率可达94.9％以上。本专利技术具有制备简单、环境友好、能耗低、成本廉的优点。
附图说明
[0023]图1是本专利技术制备实施例1化学法合成的Bi2O2CO3的XRD图；
[0024]图2是本专利技术制备实施例1煅烧合成的Ag2O/Bi2O2CO3异质结的XRD图；
[0025]图3是本专利技术制备实施例1化学法合成的Bi2O2CO3的SEM图；
[0026]图4是本专利技术制备实施例1煅烧合成的Ag2O/Bi2O2CO3异质结SEM图；
[0027]图5是本专利技术制备实施例1煅烧合成的Ag2O/Bi2O2CO3异质结的TEM图；
[0028]图6是本专利技术制备实施例1中Bi2O2CO3和Ag2O/Bi2O2CO3异质结的紫外
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可见
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近红外漫反射光谱图；
[0029]图7是本专利技术制备实施例1中Bi2O2CO3和Ag2O/Bi2O2CO3异质结的PL谱图；
[0030]图8是本专利技术应用实施例1中Ag2O/Bi2O2CO3异质结光催化降解甲苯的产物色谱图；
[0031]图9是本专利技术应用实施例1中Bi2O2CO3和Ag2O/Bi2O2CO3异质结光催化降解甲苯效果
图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结的制备方法，其特征在于，包括：将Ag2CO3与花状的Bi2O2CO3混合均匀；在氮气气氛下煅烧，经冷却得到花状Ag2O/Bi2O2CO3异质结。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：以Bi2O3为铋源、碳酸钠为CO
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来源，采用化学法合成花状Bi2O2CO3。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的采用化学法合成花状Bi2O2CO3的步骤，包括：将Bi2O3超声溶解在0.5mol/L～1.5mol/L HNO3溶液中，放入水浴中静置，达到温度平衡；采用蠕动泵加入0.5mol/L～1.0mol/L Na2CO3溶液，直至溶液显中性，静置；离心清洗，50℃～80℃烘干，得到花状的Bi2O2CO3。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，放入水浴中静置时，水浴温度为15℃～25℃。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用蠕动泵加入Na2CO3溶液时，流速为25mL/min～35mL/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的将Ag2CO3和花状的Bi2O2CO3均匀混合的步骤中，包括：将Ag2CO3和花状的Bi2O2CO3按照摩尔比0...

【专利技术属性】
技术研发人员：林元华，丁军平，许于帅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：