[发明专利]一种C/Bi2MoO6复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料及技术领域，涉及采用溶剂热法一步制备C/Bi₂MoO₆复合光催化剂，利用碳的修饰，显著增加了光催化剂对可见光的吸收和抑制了光生电子-空穴的再结合，得到高效C/Bi₂MoO₆复合光催化剂。

背景技术

目前环境污染的严重性，已成为一个直接威胁人类生存，亟需解决的焦点问题。光催化技术是从二十世纪70年代逐步发展起来的在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。该技术利用半导体材料作为光催化剂可催化降解有机污染物，催化剂在光辐射下将有机物降解，并最终完全矿化为CO₂、H₂O和毒性小的有机物、无机离子等，在能源、绿色化学方面显示出其独特的功效。但是经过30多年广泛深入的研究，光催化技术仍难以实现高效廉价的太阳能转化，一个主要的原因是以TiO₂为代表的一系列半导体光催化剂一般具有较大的禁带宽度(如锐钛矿TiO₂的禁带宽度Eg＝3.2eV)，仅在紫外光范围内有响应，而波长在400nm以下的紫外光不足太阳总能量的5％，占太阳光总能量的43％左右的可见光主要集中在400-700nm波段，这极大地限制了它们在可见光照射下的光催化应用。因此，如何充分利用可见光，设计与开发具有可见光响应的半导体光催化剂是提高太阳能利用率，最终实现产业化应用的关键。

在这样的背景下，由于铋具有易处理、低毒性和低放射性等绿色安全特性，铋系光催化剂被科研工作者研究开发，并取得了一系列重大成果。Bi₂MoO₆的光吸收特性的范围只在从紫外光到可见光波长小于约450nm之间，仅占了太阳光谱中的一小部分。此外，光生电子-空穴对的快速重组严重限制了能量转换效率。为了拓宽可见光响应范围，促进Bi₂MoO₆分离的光生载流子，在光催化剂制备过程中引入碳形成C/Bi₂MoO₆复合光催化剂，可极大的增加光催化剂对可见光的吸收，且可有效抑制光生电子-空穴的再结合。传统制备复合光催化剂的方法往往采用两步法进行复合，本发明只需一步溶剂热法在制备Bi₂MoO₆的同时，成功生成了碳元素，并与Bi₂MoO₆能有效的复合，得到了高效的C/Bi₂MoO₆复合光催化剂。

发明内容

本发明在于解决Bi₂MoO₆光催化剂对可见光吸收较低，光生电子-空穴易结合，从而光催化效率不高的问题，提供一种C/Bi₂MoO₆复合光催化剂及其制备方法，该方法工艺简单、成本低廉，合成的复合光催化剂光催化降解效果较好。

本发明提供用于降解有机污染物的C/Bi₂MoO₆复合光催化剂，其特征在于：由不同质量比的碳和Bi₂MoO₆一步溶剂热法复合而成，利用碳的修饰作用，增强了Bi₂MoO₆对可见光的吸收，抑制了光生电子-空穴的再结合，所制备的C/Bi₂MoO₆复合光催化剂具有高效的可见光催化性能，其制备过程为：将一定量铋盐溶解在醇溶液中，形成透明液，在搅拌状态下，缓慢加入一定量的钼酸盐，搅拌0.5～1h，再加入一定量的硫脲，继续搅拌0.5～1h，然后转入50mL含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，100～220℃反应5～30h，将所得产物离心分离，并在50～100℃真空干燥，得到C/Bi₂MoO₆复合光催化剂。

本发明与现有技术相比，具有显著优点：

(1)本发明采用溶剂热法一步合成了C/Bi₂MoO₆复合光催化剂，该方法工艺简单，易操作，成本低廉。

(2)本发明利用碳的修饰作用，增强了Bi₂MoO₆对可见光的吸收，抑制了光生电子-空穴的再结合，所制备的C/Bi₂MoO₆复合光催化剂具有高效的可见光催化性能。

附图说明