[发明专利]氮掺杂负载型Bi203/Si02光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种氮掺杂负载型Bi₂O₃/SiO₂光催化剂的制备方法。

背景技术

在新型的光催化剂中，铋系光催化剂以其独特的电子能态结构、优良的可见光吸收能力和高效的有机物降解能力，越来越受到研究者的关注。Bi₂O₃作为一种铋系光催化剂，具备独特的电子能态结构、优良的可见光吸收能力和高效的有机物降解能力，主要有α、β、γ和δ4种晶相，其禁带宽度分布范围较广(2～3.96eV)，能吸收利用波长大于400nm的部分可见光，是一种具有潜在应用价值的可见光催化剂。

为了进一步提高Bi₂O₃对可见光的吸收利用，对其进行掺杂改性是有效的途径。申请号为201210113063.9的中国专利文献报道了一种稀土金属掺杂改性Bi₂O₃制备光催化剂，该催化剂对有机污染物具有良好的去除效果，但研究证实，金属离子掺杂后的催化剂的热稳定性较差，易成为载流子的复合中心，降低了催化剂的可见光催化活性，故Bi₂O₃催化能力无法得到充分的展现。

此外，Bi₂O₃作为光催化剂在实际应用中存在很多问题，如吸附能力差、易团聚、反应后难以回收进行重复利用等，而Bi₂O₃的固定和再生是解决问题的关键。因此，本发明人考虑，提供一种氮掺杂负载型Bi₂O₃/SiO₂光催化剂的制备方法，选择具有吸附能力的载体和合适的固定化方法，利用载体和Bi₂O₃的复合功能，制备负载型Bi₂O₃光催化剂，将吸附、降解、分离有机地结合起来，实现光催化剂的高效催化和重复利用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种氮掺杂负载型Bi₂O₃/SiO₂光催化剂的制备方法，其具有良好的可见光催化能力和吸附能力。

本发明提供了一种氮掺杂负载型Bi₂O₃/SiO₂光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤a)将大孔SiO₂置于硝酸铋溶液中，浸泡后在70～90℃下保温，然后在55～60℃密闭的NH₃·H₂O气氛中反应，放置后在稀氨水中浸泡，得到中间产物；

步骤b)将CO(NH₂)₂置于硝酸铋溶液中得到混合溶液，将所述混合溶液滴加至所述中间产物中，在55～60℃密闭的NH₃·H₂O气氛中反应，放置后在稀氨水中浸泡，洗涤、干燥后高温煅烧，得到氮掺杂负载型Bi₂O₃/SiO₂光催化剂。

优选的，所述大孔SiO₂按照如下方法制备：

将环氧树脂、聚乙二醇1000和聚乙二醇2000混合，然后加入二乙烯三胺，固化反应后得到白色模板，将所述白色模板在水中浸泡，得到多孔聚合物；

将所述多孔聚合物干燥，在正硅酸四乙酯中浸泡，然后在氨气氛围下反应，干燥后煅烧，得到大孔SiO₂。

优选的，所述环氧树脂、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000和二乙烯三胺的质量比为14～18∶18～22∶10～14∶2～4。

优选的，所述固化反应的温度为60～70℃，固化反应的时间为2～5h。

优选的，得到大孔SiO₂载体的步骤中，煅烧的温度为780～820℃，煅烧的时间为20～40分钟。

优选的，所述硝酸铋溶液按照如下方法制备：

将20～30重量份Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于25～35重量份乙二醇中，然后加入25～30重量份乙腈稀释剂，得到硝酸铋溶液。

优选的，所述混合溶液中N与Bi的摩尔比为1～3∶1。