【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、工业、农业、养殖业、畜牧业和医药业等行业的快速发展已经导致了严重的环境污染，包括空气污染和水污染。抗生素是典型的水生污染物之一，经由动物粪便、废水等途径进入水生生态系统。虽然水循环系统中的抗生素浓度已被稀释至ng·l-1或μg·l-1的级别，但低浓度抗生素的存在仍然是增强细菌耐药性、诱发超级细菌的关键因素。空气中的no主要来源于化石燃料燃烧和汽车尾气排放。经过处理后的废气被排放至空气中后，no浓度已被稀释至ppb级别。但低浓度no的存在仍然是导致酸雨、雾霾、光化学烟雾和臭氧层破坏的原因之一。
2、为了保护人类的身体健康、维护社会的可持续发展，治理环境污染势在必行。传统的环境治理方法，如物理化学吸附、微生物氧化、生物降解、膜过滤、电化学再生、热催化氧化、电催化氧化等，虽然可以去除抗生素和no，但对于低浓度污染物的去除效果不尽如人意；此外，上述方法的操作较为复杂、能耗大，并且有可能造成二次污染，不符合绿色、环保、可持续发展的理念。近年来，半导体基光催化剂技术在环境污染治理领域引起了广泛关注，其具有能耗低、反应条件温和、二次污染小、环境友好等特点，并且对于低浓度污染物的去除往往表现出相对较好的效果。
3、半导体光催化技术的实际应用关键在于光催化材料的选择。bi基半导体材料已被广泛用作光催化剂，例如：biox(x＝cl、bi、i)、bi2wo6、bivo4、bi2moo6、bi2o3、b
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂及其制备方法和应用，所制备nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结中含氧空位和氮空位缺陷，表现为3d/2d的微观形貌，bi2o3包裹在nabio3表面，形成核壳结构；所制备异质结可吸收420-800nm范围内的可见光，且表现为双s型的电荷转移机制，光生电子-空穴对具有较高的分离效率和较强的氧化还原能力，且异质结具有良好的结构稳定性。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂，该催化剂是nabio3、bi2o3和类石墨相g-c3n4三者的复合材料，bi2o3包裹在nabio3表面，形成核壳结构nabio3@bi2o3，nabio3@bi2o3表现为纳米片自组装形成的纳米花形貌；nabio3和bi2o3晶格中均含氧空位缺陷；g-c3n4为纳米片结构，晶格中含氮空位缺陷。
4、所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1：将nabio3粉体溶解在水中，搅拌条件下进行紫外光照射处理，得到悬浊液a；
6、步骤2：向悬浊液a中加入hno3溶液，在搅拌条件下进行紫外光照射处理，得到悬浊液b；
7、步骤3：向悬浊液b中加入g-c3n4粉体，得到悬浊液c；其中，g-c3n4粉体是以尿素为原料，在空气中通过高温热聚合反应制备得到；
8、步骤4：悬浊液c在搅拌条件下进行紫外光照射处理，所得沉淀物洗涤、干燥，得到nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂。
9、优选的，步骤1中，紫外光照射时间为0.5-3h，步骤2中，紫外光照射时间为0.5-3h。
10、优选的，步骤3所得悬浊液c中nabio3、hno3和g-c3n4的摩尔比为(6-12):(12-21):(2-9)。
11、优选的，步骤3所得悬浊液c中nabio3、hno3和g-c3n4的浓度分别为0.1-0.4mol·l-1、0.2-0.7mol·l-1和0.03-0.3mol·l-1。
12、优选的，步骤4中，紫外光照射时间为2-6h。
13、所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂在可见光照射条件下催化降解水中有机污染物中的应用。
14、优选的，所述有机污染物为环丙沙星、盐酸四环素、氧四环素、氧氟沙星、诺氟沙星或甲硝唑。
15、所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂在可见光照射条件下催化降解气体污染物中的应用。
16、优选的，所述气体污染物为no。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
18、本专利技术所述nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂，nabio3和bi2o3中包含氧空位缺陷、g-c3n4中包含氮空位缺陷，因此，所述异质结光催化剂可以吸收420-800nm范围内的可见光。异质结中，g-c3n4、bi2o3和nabio3的功函数分别为4.73ev、6.65ev和8.77ev。g-c3n4的功函数小于bi2o3，bi2o3的功函数小于nabio3，表明g-c3n4的费米能级和载流子浓度高于bi2o3，bi2o3的费米能级和载流子浓度高于nabio3。因此，g-c3n4、bi2o3和nabio3耦合后，g-c3n4的自由电子向bi2o3转移、bi2o3的自由电子向nabio3转移，导致g-c3n4/bi2o3界面处，g-c3n4的能带结构向上弯曲、bi2o3的能带结构向下弯曲，bi2o3/nabio3界面处，bi2o3的能带结构向上弯曲、nabio3的能带结构向下弯曲，同时形成由g-c3n4指向bi2o3、由bi2o3指向nabio3的界面内建电场。在能带弯曲和内建电场的作用下，传统的双ⅱ型异质结转变为双s型异质结，光生载流子具有较高的分离效率和较强的氧化还原能力。此外，界面极化电荷转移导致大量自由电子在nabio3一侧累积，正电性氧空位被形成以平衡电荷，导致nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结中缺陷浓度进一步增大。缺陷的激子解离效应可进一步提高光生电子-空穴对的分离效率。因此，本专利技术的nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂具有良好的光催化性能，其在可见光照射下可以将环丙沙星、盐酸四环素、甲硝唑、氧氟沙星、诺氟沙星和氧四环素等抗生素矿化为h2o和co2，将no氧化为no2-/no3-。此外，nabio3表面bi2o3包裹层的形成提高了nabio3的结构稳定性，使得nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂具有良好的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂，其特征在于，该催化剂是NaBiO3、Bi2O3和类石墨相g-C3N4三者的复合材料，Bi2O3包裹在NaBiO3表面，形成核壳结构NaBiO3@Bi2O3，NaBiO3@Bi2O3表现为纳米片自组装形成的纳米花形貌；NaBiO3和Bi2O3晶格中均含氧空位缺陷；g-C3N4为纳米片结构，晶格中含氮空位缺陷。
2.权利要求1所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，紫外光照射时间为0.5-3h，步骤2中，紫外光照射时间为0.5-3h。
4.根据权利要求2所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3所得悬浊液C中NaBiO3、HNO3和g-C3N4的摩尔比为(6-12):(12-21):(2-9)。
5.根据权利要求2所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-
6.根据权利要求2所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，紫外光照射时间为2-6h。
7.权利要求1所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂在可见光照射条件下催化降解水中有机污染物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述有机污染物为环丙沙星、盐酸四环素、氧四环素、氧氟沙星、诺氟沙星或甲硝唑。
9.权利要求1所述的一种NaBiO3@Bi2O3/g-C3N4异质结光催化剂在可见光照射条件下催化降解气体污染物中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述气体污染物为NO。
...【技术特征摘要】
1.一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂，其特征在于，该催化剂是nabio3、bi2o3和类石墨相g-c3n4三者的复合材料，bi2o3包裹在nabio3表面，形成核壳结构nabio3@bi2o3，nabio3@bi2o3表现为纳米片自组装形成的纳米花形貌；nabio3和bi2o3晶格中均含氧空位缺陷；g-c3n4为纳米片结构，晶格中含氮空位缺陷。
2.权利要求1所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，紫外光照射时间为0.5-3h，步骤2中，紫外光照射时间为0.5-3h。
4.根据权利要求2所述的一种nabio3@bi2o3/g-c3n4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3所得悬浊液c中nabio3、hno3和g-c3n4的摩尔比为(6-12):(12-21):(2-9)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：辛德华，王敏，石雅宁，朱文垚，张苑群，
申请(专利权)人：运城学院，
类型：发明
国别省市：
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