[发明专利]碳酸氧铋光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法。

背景技术

人的一生约有70％～90％的时间在室内(如居室、教室、会议室、办公室、车内等场所)度过。室内空气中普遍存在氮氧化物、甲醛、苯系物等挥发性有机化合物，其具有致毒性和致癌性，会损害血液成分和心血管系统，引起胃肠道紊乱等，严重影响人体的健康。而且，由于现代化建筑物的密闭性，造成建筑物室内的空气污染问题日益突出，由此导致的病态建筑综合症的案例与日俱增。室内空气污染物引发的健康问题正日益受到广大民众的关注和重视，开发高效的室内空气净化技术迫在眉睫。

传统的室内空气净化的技术为采用吸附材料对其中的污染物进行吸附，常用的吸附材料为活性炭，但是活性炭只是将空气污染物从气相转变为固相，存在后处理和吸附材料再生的问题，容易产生二次污染。以TiO₂系催化剂为代表的光催化技术能够在室温下深度氧化室内挥发性有机物、极少产生二次污染，在室内空气污染治理中表现出诱人的前景。然而，TiO₂系光催化材料用于室内空气污染治理方面仍存在以下不足：TiO₂的电子-空穴对的复合速率高，光量子效率较低；常用的TiO₂催化材料的制备工艺往往需要经过高温处理，能耗较大，不易实现工业化的应用。为了提高TiO₂系光催化材料的性能，充分利用可见光降解室内污染物，研究者对TiO₂进行改性，包括掺杂和染料敏化等，但是引入的掺杂元素往往会给催化材料的化学稳定性带来负面的影响，如对TiO₂进行染料敏化时，染料在起到敏化作用时自身也会发生分解，使得光催化材料分解。

为了更好的利用光催化技术实现对室内污染的治理，研究者开发了多种非TiO₂系光催化材料，其中由于铋系半导体具有的优良光催化性质而备受关注，如(BiO)₂CO₃、Bi₂WO₆、Bi₄Ti₃O₁₂、BiOCl、BiVO₄和PbBi₂Nb₂O₉等的研究和开发，其中对(BiO)₂CO₃的研究最为广泛和深入。专利公开号为CN101817555A的中国专利文献公开了一种具有分等级结构的碳酸氧铋微米花材料及其制备方法，该方法首先将硝酸铋溶解在稀硝酸里面，然后将其逐滴加入过量的碳酸钠溶液中，得到具有分等级结构的碳酸氧铋微米花材料，但是该方法制备的碳酸氧铋结晶度不高，结构不稳定，光催化活性不够理想；为了提高碳酸氧铋光催化剂的稳定性，专利公开号为CN102275987A的中国专利文献公开了一种纳微米级板片碳酸氧铋材料及其制备方法，首先制备尿素水溶液，然后将其与五水硝酸铋混合，再将得到的混合溶液在压强为3MPa以上、温度为100℃～200℃的条件下保温1小时～4小时，反应完成后得到纳微米板片碳酸氧铋材料，但是该方法制备的碳酸氧铋的形态不可控，使得光催化活性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸氧铋光催化剂及其制备方法，本发明提供的碳酸氧铋光催化剂具有良好的形貌可控性，从而提高了其光催化活性。

本发明提供一种碳酸氧铋光催化剂，为碳酸氧铋纳米片或由碳酸氧铋纳米片形成的微球。

优选的，所述由碳酸氧铋纳米片形成的微球为由碳酸氧铋纳米片形成的层状微球。

本发明提供一种碳酸氧铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将铋源和可溶性碳酸盐在水溶液中进行水热反应，得到碳酸氧铋光催化剂；

所述铋源为柠檬酸铋或柠檬酸铋氨。

优选的，所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。

优选的，所述铋源与所述可溶性碳酸盐的摩尔比为1∶(0.1～40)。

优选的，所述铋源与所述可溶性碳酸盐的摩尔比为1∶(1～30)。

优选的，所述水溶液中所述铋源的摩尔浓度为0.001mol/L～1.0mol/L。

优选的，所述水热反应的温度为120℃～250℃。

优选的，所述水热反应的时间为3小时～100小时。

优选的，所述水热反应的填充度为10％～90％。