【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脱硝，涉及脱硝催化剂技术，尤其涉及一种具有双异质结结构的光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、光催化脱硝技术的关键点之一是选取优异的光催化剂。biox光催化剂具有典型的层状结构、优异的载流子输运特性、良好的化学稳定性、无毒性和耐腐蚀性，在脱硝领域备受关注。然而其光生电子-空穴对的快速再生及no2毒副产物的生成极大限制了其实际应用。
2、为了提高bioi的催化效率，研究者做了多方面研究，包括贵金属沉积、形貌调控和异质结构筑等。研究表明，增强p型半导体bioi的光催化活性的有效方法之一是与宽带隙半导体耦合，以期促进电荷分离效率。因此，常将其他光催化剂生长在bioi光催化剂表面或将bioi光催化剂粘附在其他光催化剂表面，使其形成复合结构达到相应的氧化还原电位，进行相应的氧化还原反应，使复合催化剂能够应用于单一催化剂所不能够应用的一些领域。
3、例如，已经公开的bi2o3-bioi异质结，发现在发现光催化还原cr(vi)时，由于异质结具有更高的光生电子-空穴对分离效率，其光催化活性高于单一的bioi和bi2o3(chemosphere,volume 257,2020,127210)。然而单异质结光生电子-空穴分离效率是以降低两种半导体光催化剂的氧化能力为代价的，而对于某些特定的反应而言，需要一定的氧化还原电位方能驱动，因此这不利于光催化反应的发生。
技术实现思路
1、本专利技术目的旨在针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种具有双异质结结构的光
2、本专利技术另一目的旨在提供上述具有双异质结结构的光催化剂的应用。
3、本专利技术首先通过一步水热法在不同ph条件(碱性、酸性或中性)制备bioi，以确定制备过程的最佳ph值；进一步采用富铋策略通过高温煅烧的方法使bioi部分转化为富铋的bi5o7i，构筑bioi/bi5o7i异质结结构的光催化剂；进一步采用二次水热法将水热法制备的mn3o4定向组装到bioi/bi5o7i表面，构筑出mn3o4/bioi/bi5o7i双异质结结构的光催化剂体系。这里的mn3o4作为氧化还原电子介体，保证了光催化剂能保持合适的价导带位置，从而保持较强的氧化还原反应能力。在模拟太阳光条件下，对所制备的一系列异质结光催化剂进行了脱硝性能的考察，为低浓度气态污染物no的去除提供了新思路。
4、基于上述分析，本专利技术提供的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)制备bioi
6、将含碘化物的溶液与含铋盐的溶液混合并调节ph值至碱性，于150～200℃进行水热反应，所得产物经洗涤、干燥得到产物bioi；所述碘盐和铋盐的摩尔比为1：1；
7、(2)制备bioi/bi5o7i
8、将步骤(1)制备的bioi于350～420℃煅烧，得到产物bioi/bi5o7i；
9、(3)制备mn3o4/bioi/bi5o7i
10、将bioi/bi5o7i和mn3o4溶于第一有机溶剂中，之后于150～200℃进行水热反应，所得产物经洗涤、干燥得到产物mn3o4/bioi/bi5o7i；所述mn3o4占bioi/bi5o7i与mn3o4之和的质量分数为1％～10％。
11、上述步骤(1)中，所述含碘化物的溶液由碘化物溶解于去离子水中形成无色透明溶液；所述碘化物为ki或nai。所述含铋盐的溶液由铋盐溶解于去离子水和硝酸形成的混合溶液中，形成无色透明溶液得到；所述铋盐为硝酸铋或硝酸铋水合物；所述混合溶液中去离子水与硝酸的体积比为2：1。将含碘化物的溶液与含铋盐的溶液混合后，利用koh或naoh溶液调节ph值至9～13。水热反应时间为16～24h。
12、上述步骤(2)中，在升温速率为2～5℃/min条件下，升温至350～420℃，煅烧时间为1～3h。煅烧结束后，待产物bioi/bi5o7i冷却到室温，再取出。所制备的bioi/bi5o7i中bioi的含量为80％～90％。
13、上述步骤(3)中，mn3o4按照一下方法制备：将高锰酸钾溶于去离子水中，之后在搅拌条件下，将第二有机溶剂滴入高锰酸钾溶液中，得到黑色粘稠状混合物；所得粘稠状混合物于140～180℃加热反应，反应产物经洗涤、干燥得到棕色固体，即为mn3o4。这里的反应时间为8～16h。所述第二有机溶剂与去离子水的体积比为1:8～10。
14、上述步骤(3)中，将bioi/bi5o7i和mn3o4于有机溶剂中混合后搅拌1～3h形成分布均匀的悬浊液，之后再进行水热反应。水热反应时间为8～16h。在优选实现方式中，mn3o4占bioi/bi5o7i与mn3o4之和的质量分数为5％～10％。
15、所述第一有机溶剂与第二有机溶剂相同或不同，分别为乙二醇或乙醇。
16、本专利技术还提供了一种通过上述制备方法得到的具有双异质结结构的光催化剂。
17、本专利技术还提供了具有双异质结结构的光催化剂在脱硝方面的应用，用于抑制no2的产生，去除no。
18、与现有技术相比，本专利技术提供的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法具有以下
19、有益效果：
20、(1)本专利技术首次通过二次水热法成功构筑了mn3o4/bioi/bi5o7i双异质结机构的光催化剂：
21、(2)本专利技术所构筑的mn3o4/bioi/bi5o7i双异质结催化剂体系，虽然光生电子-空穴对分离效率不是很高，但是mn3o4作为氧化还原电子介体，保证了光催化剂能保持合适的价导带位置，从而保持较强的氧化还原反应能力；因此可以有效去除no且抑制了no2毒副产物的生成；
22、(3)本专利技术所构筑的mn3o4/bioi/bi5o7i双异质结可实现完全抑制no2的产生。
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1.一种具有双异质结结构的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所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含碘化物的溶液由碘化物溶解于去离子水中形成无色透明溶液；所述碘化物为KI或NaI；所述含铋盐的溶液由铋盐溶解于去离子水和硝酸形成的混合溶液中，形成无色透明溶液得到；所述铋盐为硝酸铋或硝酸铋水合物；所述混合溶液中去离子水与硝酸的体积比为2：1；将含碘化物的溶液与含铋盐的溶液混合后，利用KOH或NaOH溶液调节pH值至9～13。
3.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水热反应时间为16～24h。
4.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在升温速率为2～5℃/min条件下，升温至350～420℃，煅烧时间为1～3h；所制备的BiOI/Bi5O7I中BiOI的含量为80％～90％。
5.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Mn3O4按
6.根据权利要求5所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，对所得粘稠状混合物加热反应时间为8～16h；所述第二有机溶剂与去离子水的体积比为1:8～10。
7.根据权利要求5所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂与第二有机溶剂相同或不同，分别为乙二醇或乙醇。
8.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将BiOI/Bi5O7I和Mn3O4于第一有机溶剂中混合后搅拌1～3h，之后再进行水热反应；水热反应时间为8～16h。
9.权利要求1至8任一所述方法制备的具有双异质结结构的光催化剂。
10.权利要求9所述具有双异质结结构的光催化剂在脱硝中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有双异质结结构的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所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含碘化物的溶液由碘化物溶解于去离子水中形成无色透明溶液；所述碘化物为ki或nai；所述含铋盐的溶液由铋盐溶解于去离子水和硝酸形成的混合溶液中，形成无色透明溶液得到；所述铋盐为硝酸铋或硝酸铋水合物；所述混合溶液中去离子水与硝酸的体积比为2：1；将含碘化物的溶液与含铋盐的溶液混合后，利用koh或naoh溶液调节ph值至9～13。
3.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水热反应时间为16～24h。
4.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在升温速率为2～5℃/min条件下，升温至350～420℃，煅烧时间为1～3h；所制备的bioi/bi5o7i中bioi的含量为80％～90％。
5.根据权利要求1所述的具有双异质结结构的光催化剂的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭家秀，李凌彤，黄柳，梁娟，刘潇雄，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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