具有分级结构的制造技术

本发明专利技术属于光催化剂技术领域，公开了一种具有分级结构的

【技术实现步骤摘要】
具有分级结构的Bi7O9I3/石墨纸柔性复合光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，具体是涉及一种具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]光催化技术在污水处理中有着良好的应用前景，而利用可见光进行光催化污染物去除，在实际应用中更具优势
。
一方面是由于可见光在太阳能中占比最高；另一方面，可见光对人体更加安全，可利用室内光源进行
。
[0003]在可见光光催化剂中，
BiOI
是一种常见的可见光光催化剂，带隙窄
、
制备方便
、
安全
、
廉价等特点使其具有良好的应用前景
。
然而，较窄的带隙也使
BiOI
的氧化和还原能力较弱，不利于其用于一些难分解污染物的光催化氧化
。
增加
BiOI
的带隙可增强其氧化和还原能力，但也使其激发变得困难
。
适当地增加带隙宽度可在较少地牺牲光吸收的情况下，增加氧化还原能力，有利于难分解污染物的氧化分解，因此，
Bi
和
O
比例相对较高的
Bi7O9I3的性能往往优于
BiOI。
然而，
Bi7O9I3单独使用时，由于光生电子和空穴容易复合，性能并不理想
。
同时，
Bi7O9I3粉末使用时不易回收，这对于其大范围应用也是非常不利的
。
[0004]利用石墨烯
、
氧化石墨烯
、
碳纳米管等碳质纳米材料进行表面修饰虽可有效分离光生电子和空穴，但这些材料都是纳米尺度的，无法作为宏观尺度的基底材料，制备的复合材料仍然是粉末，无法解决回收利用的问题
。
因此，利用宏观尺度的碳质材料与
Bi7O9I3复合，才能解决电荷分离和回收利用的难题，其中，石墨纸就是一种适合的基底材料
。
然而，
Bi7O9I3有多种方法制备，但由于石墨的非极性，将
Bi7O9I3原位沉积在石墨纸表面具有较大的难度
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂及其制备方法
。
本专利技术所述具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂是利用火焰灼烧原位制备所得，其基底为柔性石墨纸，
Bi7O9I3由前驱体中
BiOI
原位氧化形成，且具有原
BiOI
类似的分级结构，确保石墨纸保持原有的柔韧性和石墨结构，能有效分离复合物中
Bi7O9I3的光生载流子
。
[0006]为达到本专利技术的目的，本专利技术具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：
[0007]S1
，将
Bi(NO3)3和
KI
加入乙二醇和水的混合溶剂中，配制成
Bi(NO3)3和
KI
混合溶液；
[0008]S2
，石墨纸在
Bi(NO3)3的乙二醇溶液中浸渍，之后用乙二醇漂洗，除去石墨纸表面黏附的
Bi(NO3)3溶液，在步骤
S1
所得
Bi(NO3)3和
KI
混合溶液中浸渍，直至石墨纸上出现红色沉积物，漂洗干燥后，得到
BiOI/
石墨纸复合前驱体；
[0009]其中，用
Bi(NO3)3的乙二醇溶液浸渍，目的是在石墨纸表面形成对
Bi
3+
的吸附，有利于原位沉积和缩短沉积时间，如果不进行表面处理，虽然可能制备出样品，但沉积的时间会比较长，可能超过
8h。
[0010]S3
，将制备的
BiOI/
石墨纸复合前驱体在火焰上进行灼烧，使前驱体上红色沉积物变为黄色，前驱体中
BiOI
原位转化成富氧的
Bi7O9I3，形成
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合物
。
[0011]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S1
中乙二醇和水的体积比为
1:1
～
6:1。
[0012]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S1
的混合溶液中
Bi(NO3)3浓度为
10
‑
20g/L
；优选地，所述
Bi(NO3)3与
KI
的摩尔比为
0.5:1
～
2.0:1。
[0013]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S2
中
Bi(NO3)3乙二醇溶液浓度为
0.7
～
1.3g/L。
[0014]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S2
中石墨纸在
Bi(NO3)3的乙二醇溶液中浸渍
0.5
～
1.5h。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述在步骤
S1
所得
Bi(NO3)3和
KI
混合溶液中浸渍的时间为2～
4h。
[0016]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S3
中所述火焰的燃料为乙醇
。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤
S3
中灼烧时间为3‑
10min
，优选5‑
10min。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂，所述具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂基底为柔性石墨纸，
Bi7O9I3由前驱体中
BiOI
原位氧化形成，且具有原
BiOI
类似的分级结构
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
[0020]在现有的制备方法中，
Bi7O9I3主要通过煅烧或水热法制备，其与碳质材料的复合主要是通过水热
、
自组装的方法将预先制备的
Bi7O9I3与氧化石墨烯等材料结合
。
制备的复合材料中
Bi7O9I3与碳质基底材料的结合不紧密，且复合物不是宏观尺度的，无法实现光生电荷的有效分离，且回收不方便
。
而本专利技术利用原位沉积的方法，先在石墨纸上原位沉积
BiOI
，制备得到
BiO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：
S1
，将
Bi(NO3)3和
KI
加入乙二醇和水的混合溶剂中，配制成
Bi(NO3)3和
KI
混合溶液；
S2
，石墨纸在
Bi(NO3)3的乙二醇溶液中浸渍，之后用乙二醇漂洗，除去石墨纸表面黏附的
Bi(NO3)3溶液，在步骤
S1
所得
Bi(NO3)3和
KI
混合溶液中浸渍，直至石墨纸上出现红色沉积物，漂洗干燥后，得到
BiOI/
石墨纸复合前驱体；
S3
，将制备的
BiOI/
石墨纸复合前驱体在火焰上进行灼烧，使前驱体上红色沉积物变为黄色，前驱体中
BiOI
原位转化成富氧的
Bi7O9I3，形成
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合物
。2.
根据权利要求1所述的具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中乙二醇和水的体积比为
1:1
～
6:1。3.
根据权利要求1所述的具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
的混合溶液中
Bi(NO3)3浓度为
10
‑
20g/L。4.
根据权利要求1所述的具有分级结构的
Bi7O9I3/
石墨纸柔性复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中
Bi(NO3)3与
KI
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫荣安，司舒同，徐璐瑶，郑昀昀，何锦涛，杨美琪，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：