【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米复合材料和光催化，具体涉及一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂及制备方法与应用。
技术介绍
1、目前国内外对光催化技术去除水中四环素所开展的研究尚不全面，大多数研究多集中于tio2基复合催化剂对染料(mb、mo和rhb等)、简单化合物或是模型化合物的降解，对于复杂有机化合物(如抗生素、阻燃剂等)的降解研究需要进一步发展。
2、光催化降解四环素是以其绿色、污染较少且副产物较少易于分离等特性，成为化学特别是催化研究的重要课题。bi2o2co3作为一种典型的层状bi基半导体材料，由于其化学稳定性和独特的化学性质，被认为是一种优异的半导体光催化剂。然而，传统的bi2o2co3光催化剂的光生电子和空穴的分离效率较低，限制了光催化的实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂及制备方法与应用，并将用于光催化降解四环素反应。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，棒状二氧化钛沉积在片状碳酸氧铋上，铋酸铜颗粒沉积在棒状二氧化钛上，形成三元异质结复合结构的催化剂，所述催化剂中碳酸氧铋的(110)晶面、二氧化钛的(101)晶面和铋酸铜的(321)晶面顺次紧密接触。
4、进一步地，上述技术方案中，所述棒状二氧化钛的长
5、进一步地，上述技术方案中，碳酸氧铋、二氧化钛和铋酸铜的质量比为1-2:2-4:1-2。
6、进一步地，上述技术方案中，碳酸氧铋、二氧化钛和铋酸铜的质量比为1:3:1。
7、第二方面，本专利技术提供了一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
8、以钛酸钾纳米线为前驱体，在尿素水溶液中，加入硝酸铋和硝酸铜，采用一步水热法合成了cubi2o4/tio2/bi2o2co3三元异质结复合催化剂；
9、其中，硝酸铋在尿素溶液中成核生长形成碳酸氧铋纳米片，钛酸钾纳米线原位生长形成二氧化钛纳米棒并沉积在碳酸氧铋纳米片上，同时，硝酸铋和硝酸铜在碱性环境下水热生成铋酸铜颗粒沉积在二氧化钛纳米棒上。
10、进一步地，上述技术方案中，具体包括如下步骤：
11、(1)将钛酸钾纳米线前驱体与尿素混合后超声得到前驱液；
12、(2)向所述前驱液中加入bi(no3)3·5h2o和cu(no3)3·3h2o，搅拌均匀后，在180-220℃下反应14-18h，经水洗、离心、干燥，得到铋酸铜棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂。
13、进一步地，上述技术方案中，所述钛酸钾纳米线前驱体的制备方法，包括如下步骤：
14、室温下，将tio2与氢氧化钾水溶液混合均匀后，在190-210℃的条件下反应22-26h，分离产物中的固体，用水洗涤至固体至中性，烘干，即得。
15、进一步地，上述技术方案中，所述钛酸钾纳米线前驱体、所述bi(no3)3·5h2o和所述cu(no3)3·3h2o的摩尔比为1.6-2：0.4-0.6：0.1-0.3。
16、第三方面，本专利技术提供了一种所述的复合催化剂或所述的制备方法制备的复合催化剂在光催化降解四环素中的应用。
17、有益效果：
18、本专利技术以钛酸钾纳米线为前驱体，利用一步水热法合理构筑了铋酸铜棒状二氧化钛/碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，利用铋酸铜颗粒生长在二氧化钛棒上，形成纳米棒，然后纳米棒沉积在碳酸氧铋纳米片上来构筑异质界面。碳酸氧铋(110)晶面、二氧化钛(101)和铋酸铜(321)晶面顺次紧密接触，构筑了三元异质界面。
19、铋酸铜/二氧化钛/碳酸氧铋三元异质结复合催化剂在光催化降解四环素中表现了增强的光催化活性，光照时间为1h后，其光降解了83％的四环素。这个结果表明，二氧化钛和碳酸氧铋、铋酸铜彼此耦合能够诱导光生电子和空穴在三个半导体之间传递，进而提高了光生电子和空穴的分离效率，异质界面的相互协同，促进了光生电子和空穴的分离和传递，实现了光催化高效降解四环素，并提升了催化反应性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，棒状二氧化钛沉积在片状碳酸氧铋上，铋酸铜颗粒沉积在棒状二氧化钛上，形成三元异质结复合结构的催化剂，所述催化剂中碳酸氧铋的(110)晶面、二氧化钛的(101)晶面和铋酸铜的(321)晶面顺次紧密接触。
2.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，所述棒状二氧化钛的长度尺寸为40-60nm，棒直径为5-6nm；所述片状碳酸氧铋的边长尺寸为290-415nm，厚度为17-26nm；所述铋酸铜颗粒的尺寸为5-10nm。
3.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，碳酸氧铋、二氧化钛和铋酸铜的质量比为1-2:2-4:1-2。
4.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，碳酸氧铋、二氧化钛和铋酸铜的质量比为1:3:1。
5.权利要求1-4中任一项所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂的制备方法，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸钾纳米线前驱体的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸钾纳米线前驱体、所述Bi(NO3)3·5H2O和所述Cu(NO3)3·3H2O的摩尔比为1.6-2：0.4-0.6:0.1-0.3。
9.一种如权利要求1-3任意一项所述的复合催化剂或如权利要求4-6任意一项所述的制备方法制备的复合催化剂在光催化降解四环素中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，棒状二氧化钛沉积在片状碳酸氧铋上，铋酸铜颗粒沉积在棒状二氧化钛上，形成三元异质结复合结构的催化剂，所述催化剂中碳酸氧铋的(110)晶面、二氧化钛的(101)晶面和铋酸铜的(321)晶面顺次紧密接触。
2.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，所述棒状二氧化钛的长度尺寸为40-60nm，棒直径为5-6nm；所述片状碳酸氧铋的边长尺寸为290-415nm，厚度为17-26nm；所述铋酸铜颗粒的尺寸为5-10nm。
3.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状二氧化钛/片状碳酸氧铋三元异质结复合催化剂，其特征在于，碳酸氧铋、二氧化钛和铋酸铜的质量比为1-2:2-4:1-2。
4.根据权利要求1所述铋酸铜颗粒/棒状...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。