一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法及其应用技术

技术编号：40492792 阅读：8 留言：0更新日期：2024-02-26 19:22

本发明专利技术公开了一种用于CO<subgt;2</subgt;还原的BiOBr‑Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;异质结光催化剂的制备方法及其应用。经过如下几个步骤制成：一是Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;的制备；二是异质结的构建。本发明专利技术采用硫脲、水合硝酸铋作为原材料合成光催化剂Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;，选用四乙基溴化铵试剂为材料对基底进行原位生长改性，最终得到BiOBr‑Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;SO<subgt;4</subgt;异质结。本发明专利技术所选用的均为廉价易购的材料，经济成本较低。通过本方法制备的光还原催化剂具有高选择性的优点，对光的吸收效率高，材料表面积大，同时具有较高稳定性，是一种用作CO<subgt;2</subgt;光还原较为理想的光催化剂。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化剂的制备领域，具体涉及一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

1、由于化石燃料燃烧所产生的co2排放量不断增加，导致空气中co2浓度逐步增高，从而引发全球环境和气候问题。在众多的可再生技术中，利用光催化技术将丰富的太阳能通过开发，将co2还原成co、甲烷、甲醇、乙烯等等碳氢化合物燃料和化学品，具有广泛的吸引力和前景。然而，受限于co2分子的高化学惰性和co2还原过程中的复杂路径，光催化co2还原的活性仍是一大挑战。因此要提高co2还原的活性和产物选择性，这需要对光催化剂进行合理设计。半导体异质结界面工程在co2活化和转化过程中起着至关重要的作用，是高选择性生成碳氢化合物燃料和化学品的有效策略之一。

2、作为一种宽带隙半导体材料，硫酸氧铋(bi2o2so4)具有典型的sillén结构，其结构中交替的(bi2o2)2+和(so4)2-层，在光催化中具有潜在的应用前景。然而，bi2o2so4的可控合成仍然面临着一定的困难。且单一的bi2o2so4受限于较宽的带隙和载流子的快速复合，其广泛应用面临巨大挑战。异质结的构建可促进光生载流子的空间分离，最大限度地提高光催化剂的氧化还原能力，因此被广泛应用于光催化co2还原。作为同为层状交替((bi2o2)2+和br-层)结构的biobr，可以为原子和原子轨道极化提供了足够的空间，实现电子和空穴的有效分离，常被用于与其他光催化剂构建异质结。为解决目前co2还原效率低、资源化成本高、能源消耗大等问题，通过制备方法使得bi2o2s

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法及应用，以bi2o2so4为光催化半导体材料，四乙基溴化铵为溴源，通过原位溴化的方法制备得到biobr-bi2o2so4异质结材料。该异质结光催化剂具有稳定、可重复使用、强还原型等特点。

2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改性biobr-bi2o2so4异质结光催化材料的制备方法，以硝酸铋、硫脲、四乙基溴化铵为原料，通过快速的离子交换形成biobr/bi2o2so4异质结。

3、制备方法包括如下步骤：

4、s1 bi2o2so4的制备：

5、s1.1将硫脲置于容器中，加入乙醇溶液，超声15～30min至完全溶解，然后加入研磨过的bi(no3)3·5h2o，继续超声15～30min后取出，在20～30℃下静止30～40min，沉淀完全后，过滤并用乙醇溶液洗涤3次，得到明黄色沉淀物；

6、s1.2将s1.1中得到的明黄色沉淀物平铺于瓷盅中，然后将瓷盅放置于马弗炉中，在大气氛围下以2℃/min升温至500℃，在500℃下保持3h，得到纯相bi2o2so4粉末；

7、s2异质结的构建：

8、s2.1称取一定量的四乙基溴化铵配制成100ml四乙基溴化铵溶液，将s1.2中得到的bi2o2so4粉末置于容器中，向容器中加入100ml四乙基溴化铵溶液，搅拌2～10min，离子交换完全后，得到混合产物，用乙醇溶液多次洗涤后干燥，得到biobr-bi2o2so4异质结。

9、作为优选，所述s1.1中硫脲和bi(no3)3·5h2o的质量比为1：2～5。

10、作为优选，所述制备方法中使用的乙醇溶液质量分数均为99％。

11、作为优选，所述s2.1中的四乙基溴化铵作为溴源，反应时少量添加。

12、作为优选，所述s2.1中bi2o2so4和四乙基溴化铵的质量比为1：2～3。

13、作为优选，所述s2.1中乙醇溶液洗涤三次后置于60℃烘箱中干燥6h。

14、作为优选，所述制备的biobr-bi2o2so4异质结作为co2还原的光催化剂使用。

15、本专利技术以硝酸铋、硫脲、四乙基溴化铵为原料，经过快速离子交换反应，在材料表面形成异质结，对基底材料完成改性。

16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术所制备的改性biobr-bi2o2so4异质结光催化剂具有广谱的还原能力，原位还原过程中微观形貌颗粒状逐步向片状转变，有更大的比表面积，异质结的构建拓宽了基底材料的光吸收范围，能够增强还原能力，同时对co2的还原降解有一定的指向性，可以有效应用于co2还原。

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【技术保护点】

1.一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述S1.1中硫脲和Bi(NO3)3·5H2O的质量比为1：2～5。

3.根据权利要求1所述的一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法中使用的乙醇溶液质量分数均为99％。

4.根据权利要求1所述的一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述S2.1中的四乙基溴化铵作为溴源。

5.根据权利要求1所述的一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述S2.1中Bi2O2SO4和四乙基溴化铵的质量比为1：2～3。

6.根据权利要求1所述的一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述S2.1中乙醇溶液洗涤三次后置于60℃烘箱中干燥6h。

7.根据权利要求1-6任一所述的制备方法制备的BiOBr-Bi2O2SO4

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【技术特征摘要】

1.一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述s1.1中硫脲和bi(no3)3·5h2o的质量比为1：2～5。

3.根据权利要求1所述的一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法中使用的乙醇溶液质量分数均为99％。

4.根据权利要求1所述的一种biobr-bi2o2so4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述s2.1中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿芹，项鹏程，谢洪涛，李怡招，陈思，王丽丽，邓邦为，董帆，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：

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