【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光催化剂，尤其涉及一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、抗生素类药物由于在医药卫生和生命科学等领域具有广泛的价值得到快速的开发和应用，但是抗生素的乱用、滥用也造成了严重的环境污染问题，尤其是对水生系统中动植物造成了严重的损害。在抗生素中，诺氟沙星是应用最广泛的喹诺酮类药物之一。过去的几十年中，诺氟沙星大量使用而由于其结构的稳定性，大量滞留于环境系统中，使其对人体健康和生态环境均造成了严重的危害。当前，降解诺氟沙星的方法主要有化学氧化法、光催化法、生物处理法和电解法。在这些方法中，综合成本、效率与可操作性等因素，光催化氧化法是一种可持续去除水中诺氟沙星污染的最有前景的技术之一。一些传统的半导体光催化剂，如tio2和zno等，已经被用于光催化降解诺氟沙星的研究和应用。然而，由于材料的高成本及低稳定性、宽禁带宽度、低光能利用率、低的电荷分离能力等问题，限制了其广泛应用。因此，开发高效、稳定、具有可见光活性的新型光催化剂是十分必要的。
2、铋基材料组成作为一种新型半导体光催化剂，因其组成形式多样、晶体结构独特、价格低廉等被广泛应用于有机污染物降解、co2还原、n2还原、有害气体去除等光催化领域。常见的铋基光催化剂包括bi2wo6、bioi、bi2o3、bi2moo6、biobr、bio等。2022年，gong等人制备au/biocl异质结复合光催化剂用于co还原，2018年，he等人利用氧空位缺陷合成了一种新型bi4moo9/bi异质结构光催化剂用于no还原。铋系光催化材料因其优异
3、bioio3由于其具有非中心对称晶体构型、层状结构和内部极性场多种结构优点，表现出优异的光催化性能。bioio3由aurivillius型(bi2o2)2+层和io3-金字塔的层状结构组成的内部极化电场有效抑制了光生电子和空穴的复合。此外，bi6s轨道可以与o2p轨道杂化形成价带（vb），有利于光生电子和空穴往反方向迁移。bioio3因其内部极化电场和杂化结构具有优异的光催化性能，在co2还原和污染物降解方面具有重要的作用。然而，纯bioio3具有较宽的禁带（约3.0 ev左右），只能被紫外光激发，导致其可见光响应弱。光生载流子复合速率高和催化剂的再生困难也限制了bioio3在作为半导体光催化材料的实际应用。bi2wo6因其低成本、无毒、形貌可调以及优异的光学和化学特性备受关注。bi2wo6的价带和导带由o2p和bi6s轨道以及w5d和o2p轨道组成，且其aurivillius型由(bi2o2)2+和（wo4）2-交替层组成，带隙较窄。然而，bi2wo6具有相对小的表面积，低量子产率，光生载流子快速复合等缺陷，严重限制了其在光催化领域的发展。
4、为了克服单相半导体材料的光吸收范围窄、载流子传输效率低困难。因此，需研发新的半导体光催化剂，以克服上述缺点。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，在本申请制备的bioio3/bi2wo6异质结光催化剂中，bi2wo6的导带低于bioio3，bi2wo6的价带低于bioio3，光催化反应时，来自bioio3导带的电子传导到bi2wo6的价带中，导致异质结的形成。bioio3/bi2wo6异质结界面可以缩短用于电子输运的通道，且异质结的形成增强了bioio3价带空穴的氧化能力和bi2wo6导带电子的还原能力，从而提升有机物诺氟沙星的光降解效率。
2、第一方面，本申请提供一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，采用如下技术方案：
3、一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、制备bioio3：按照摩尔比，将bi(no3)3·5h2o溶解于去离子水中，超声均匀，得到bi(no3)3溶液，再向bi(no3)3溶液中加入kio3磁力搅拌30-60min，得到混合液；最后将混合液装入反应釜中，在145-155℃下反应4-6h，冷却后用去离子水冲洗，干燥,得到bioio3粉体，备用；
5、s2、制备bioio3/bi2wo6异质结光催化剂：将步骤s1中得到的bioio3粉体加入到去离子水中，超声均匀，得到bioio3混合液，其次，在bioio3混合液中分别加入bi(no3)3·5h2o、na2wo4·2h2o和表面活性剂，搅拌混合均匀，得到混合液，最后将混合液装入反应釜中，120-130℃下反应18-30小时，去离子水洗涤和干燥，得到钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂。
6、通过采用上述技术方案，在s1步骤中，通过bi(no3)3与kio3在145-155℃下反应4-6h，冷却后用去离子水冲洗，干燥,得到bioio3粉体，为后续掺杂bi2wo6做好准备；在s2步骤中，通过表面活性剂包覆和分散， bi(no3)3·5h2o和na2wo4·2h2o在bioio3晶体表面反应，生成bi2wo6，从而得到bioio3/bi2wo6异质结光催化剂。本申请制备出具有优异的光催化降解性能的催化剂，bioio3/bi2wo6异质结能够有效地分离光生电子和空穴，同时具有强氧化性和强还原性，从而提高了光生载流子的分离效率。在光降解过程中，分离的价带电子和空穴分别对诺氟沙星进行氧化和降解，实现了高效的降解能力。
7、优选的，在步骤s1中，所述bi(no3)3·5h2o与去离子水的摩尔比为1:4500，所述bi(no3)3·5h2o与kio3的摩尔比为1:1。
8、优选的，步骤s1中，所述干燥的工艺条件为：60-80℃干燥1-3h。
9、优选的，在步骤s2中，所述bioio3粉体与去离子水的摩尔比为1:18。
10、优选的，在步骤s2中，所述表面活性剂为油胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或者两种。
11、优选的，在步骤s2中，所述表面活性剂为油胺和十六烷基三甲基溴化铵按照质量比为1:(5-8)的组合物。
12、通过采用上述技术方案，表面活性剂可以在bioio3和bi2wo6的颗粒表面形成一层薄膜，起到包覆的作用，防止颗粒的聚集和团聚。同时，表面活性剂还有助于使反应物质在溶液中均匀分散，避免颗粒沉积或聚集在一起。油胺和十六烷基三甲基溴化铵是作为表面活性剂的候选物，并按照一定的质量比进行组合。借助这些表面活性剂，可以有效地改善反应过程中的分散性，进一步提高钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备效果。
13、优选的，在步骤s2中，所述bi(no3)3·5h2o、na2wo4·2h2o和表面活性剂的摩尔比为2:1:(0.14-0.18)。
14、优选的，在步骤s2中，所述bioio3与bi2wo6摩尔比为25:(40-90)。
15、优选的，在步骤s2中，所述干燥的工艺条件为：50-70℃干燥10-18h。
16、第二方面，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述Bi(NO3)3·5H2O与去离子水的摩尔比为1:4500，所述Bi(NO3)3·5H2O与KIO3的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述干燥的工艺条件为：60-80℃干燥1-3h。
4.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述BiOIO3粉体与去离子水的摩尔比为1:18。
5.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述表面活性剂为油胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或者两种。
6.根据权利要求5所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述表面活性剂为油胺和十六烷基三甲基溴化铵按照质量比为1:(5-8)的组合物。
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1.一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述bi(no3)3·5h2o与去离子水的摩尔比为1:4500，所述bi(no3)3·5h2o与kio3的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述干燥的工艺条件为：60-80℃干燥1-3h。
4.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述bioio3粉体与去离子水的摩尔比为1:18。
5.根据权利要求1所述一种钨酸铋掺杂碘酸氧铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述表面活性剂为油胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或者两种。
6.根据权利要求5所述一种钨酸铋掺...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅海燕，陈泽琳，郑邦晓，吴义诚，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：
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