异质结光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种异质结光催化剂的制备方法，包括如下依次工艺步骤：S1：将硝酸铋逐渐加入硝酸中，加入的过程中搅拌，然后加入聚乙烯吡咯烷酮；S2：再加入氢氧化钠溶液，将溶液加入反应釜中加热4小时，反应釜反应温度为100℃；S3：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3粉末；S4：在碳酸钠水溶液中加入柠檬酸铋并搅拌，在混合溶液中加入前述Bi2O3粉末，然后将混合溶液加入反应釜中，逐渐升温至160℃后保持24小时，升温时间为240min；S5：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3/(BiO)2CO3粉末。本发明专利技术能显著增强光催化去除NO的性能。本发明专利技术能显著增强光催化去除NO的性能。

【技术实现步骤摘要】
异质结光催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及异质结光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]大气中的氮氧化物(包括NO和NO2)是二次气溶胶形成的重要前体物之一，是雾霾形成的主要成分。纳米光催化是近年发展起来的一门新兴交叉学科，凭借其绿色、高效、低能耗等特点，在环境治理领域展现出广阔的应用前景，尤其为低浓度环境大气污染物深度治理开拓了新思路。与传统单相催化材料的固有能带结构相比，构建异质结催化材料不仅能调控材料的光照吸收阈值，还可以通过调控能带结构实现光生载流子的快速分离，降低电子空穴的复合程度，提高光催化降解污染物的效率。此外，在光催化降解污染物的反应过程中，异质结的界面结构特性决定了界面上载流子的转移与传输方向、污染物的吸附特性和活性基团的反应活性等。但如何充分利用异质结提高催化材料的催化性能是目前亟待解决的一个难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供异质结光催化剂的制备方法，设计合成了具有氧空位的纳米异质结构Bi2O3/(BiO)2CO3复合材料，通过氧空位和异质结的协同作用，促进太阳光的转化和电荷转移，显著增强光催化去除NO的性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种异质结光催化剂的制备方法，包括如下依次工艺步骤：
[0005]S1：将硝酸铋逐渐加入硝酸中，加入的过程中搅拌，然后加入聚乙烯吡咯烷酮；
[0006]S2：再加入氢氧化钠溶液，将溶液加入反应釜中加热4小时，反应釜反应温度为100℃；
[0007]S3：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3粉末；
[0008]S4：在碳酸钠水溶液中加入柠檬酸铋并搅拌，在混合溶液中加入前述Bi2O3粉末，然后将混合溶液加入反应釜中，逐渐升温至160℃后保持24小时，升温时间为240min；
[0009]S5：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3/(BiO)2CO3粉末。
[0010]进一步的技术方案是，硝酸铋为五水硝酸铋，用量为0.9g，硝酸浓度为1.2mol/L，1.2mol/L的硝酸的用量为20mL，所述反应釜为可以避免釜内壁粘附反应物的反应釜；所述聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.04g，氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L，pH为11，反应釜容量为45mL；碳酸钠水溶液的用量为35mL，碳酸钠水溶液中碳酸钠的用量为0.25g，柠檬酸铋0.7g，Bi2O3粉末的加入量为0.05g。反应釜包括釜体以及与釜体铰接的釜盖，釜体下转动设置用于将反应釜釜内壁隔绝开的反应釜内胆，釜盖上设有进料口，进料口下端连通内胆中部空间，釜盖上转动设置搅拌轴，搅拌轴上固定连接有搅拌叶片，釜盖上表面固定连接有减速电机，
减速电机(或者可以是伺服电机，伺服电机与减速机相连，减速机的输出轴)的输出轴穿过釜盖与搅拌轴固定相连(输出轴穿过釜盖部分的密封连接可以参照船上螺旋桨的密封设置，为现有技术，不赘述)，内胆转动设置在反应釜釜底内壁上，反应釜釜底下部固定连接有减速电机，减速电机的输出轴穿过釜底与内胆固定相连。搅拌轴与内胆的转动方向相反。釜盖上还设有出气口，釜体下半部分的侧壁上还设有进气口，进气口出气口的设置可以通入饱和热蒸汽，既以用于反应釜初始加热阶段的快速升温，还可在反应期间避免物料粘附在内胆内壁上。进气口设有一圈若干个，一圈进气口以反应釜中心为中心环形阵列排列，进气口位置上靠近内胆内壁以用于避免反应釜内物料在加热以及搅拌过程中粘附到内胆内壁上。搅拌轴上固定设置弹簧或金属弹性条，弹簧或金属弹性条的另一端固定设置弹性金属片，弹性金属片其面向内胆内壁的表面与内胆内壁仿形设置，弹性金属片由于弹簧或金属弹性条的作用紧紧抵靠内胆内壁，将伺服电机设置为间隙运行，这样在伺服电机停机时弹簧或金属弹性条(弹簧或金属弹性条与叶片错位设置)由于弹性可以起到刮内胆内壁的作用，避免物料粘附在内胆内壁上，由于内胆与搅拌轴的转动方向相反，因此可以充分避免物料粘附在内胆内壁上。还可以在搅拌轴上固定设置扭簧，扭簧的一端固定连接在搅拌轴上，另一端固定连接在釜盖的下底壁上，这样伺服电机在间歇运行时，只要伺服电机停机，搅拌轴由于扭簧的作用就回转，起到在伺服电机停机时搅拌轴回转以实现弹性金属片往之前相反的方向移动，起到来回刮内的内壁而可以避免物料粘附在内胆内壁的作用。
[0011]本专利技术的优点和有益效果在于：设计合成了具有氧空位的纳米异质结构Bi2O3/(BiO)2CO3复合材料，通过氧空位和异质结的协同作用，促进太阳光的转化和电荷转移，显著增强光催化去除NO的性能。在光催化降解污染物的反应过程中，异质结的界面结构特性决定了界面上载流子的转移与传输方向、污染物的吸附特性和活性基团的反应活性等。本专利技术利用Bi系层状结构有利于电子转移的特性，以(BiO)2CO3为基础，采用原位热分解法制备了具有良好循环稳定性与可见光活性的α
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Bi2O3/(BiO)2CO3异质结催化材料，大幅提高了光生载流子的分离效率；与传统单相催化材料的固有能带结构相比，构建异质结催化材料不仅能调控材料的光照吸收阈值，还可以通过调控能带结构实现光生载流子的快速分离，降低电子空穴的复合程度，提高光催化降解污染物的效率。
具体实施方式
[0012]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0013]本专利技术是异质结光催化剂的制备方法，包括如下工艺步骤：包括如下依次工艺步骤：
[0014]S1：将硝酸铋逐渐加入硝酸中，加入的过程中搅拌，然后加入聚乙烯吡咯烷酮；
[0015]S2：再加入氢氧化钠溶液，将溶液加入反应釜中加热4小时，反应釜反应温度为100℃；
[0016]S3：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3粉末；
[0017]S4：在碳酸钠水溶液中加入柠檬酸铋并搅拌，在混合溶液中加入前述Bi2O3粉末，然后将混合溶液加入反应釜中，逐渐升温至160℃后保持24小时，升温时间为240min；
[0018]S5：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3/(BiO)2CO3粉末。
[0019]硝酸铋为五水硝酸铋，用量为0.9g，硝酸浓度为1.2mol/L，1.2mol/L的硝酸的用量为20mL，所述反应釜为可以避免釜内壁粘附反应物的反应釜；所述聚乙烯吡咯烷酮的用量为0.04g，氢氧化钠溶液的浓度为6mol/L，pH为11，反应釜容量为45mL；碳酸钠水溶液的用量为35mL，碳酸钠水溶液中碳酸钠的用量为0.25g，柠檬酸铋0.7g，Bi2O3粉末的加入量为0.05g。通过氙灯模拟可见光源模拟在可见光下本催化剂的光催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下依次工艺步骤：S1：将硝酸铋逐渐加入硝酸中，加入的过程中搅拌，然后加入聚乙烯吡咯烷酮；S2：再加入氢氧化钠溶液，将溶液加入反应釜中加热4小时，反应釜反应温度为100℃；S3：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下，再用水以及乙醇依次清洗三次后60℃下干燥20小时后得到Bi2O3粉末；S4：在碳酸钠水溶液中加入柠檬酸铋并搅拌，在混合溶液中加入前述Bi2O3粉末，然后将混合溶液加入反应釜中，逐渐升温至160℃后保持24小时，升温时间为240min；S5：冷却至室温后先将反应釜内胆壁上的粘附物取下...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐婕，
申请(专利权)人：江苏中科锐纳环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：