[发明专利]一种p‑n异质结型可见光光催化剂Bi2WO6/Ag3PO4及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境友好新材料技术领域，具体涉及一种p-n型异质结可见光光催化剂Bi₂WO₆/Ag₃PO₄及其制备方法。

背景技术

磷酸银(Ag₃PO₄)作为一种重要的半导体材料，它可以吸收小于530nm的太阳光，具有较强的氧化能力，在可见光光解水和降解污染物方面引起了研究者的广泛关注。然而，磷酸银材料在光照下容易分解，这极大地降低了其在光催化过程中的稳定性。最近，研究者发现以Ag₃PO₄为基体的光催化剂能有效地降解有机污染物并保持良好的稳定性，成功地解决了Ag₃PO₄上述缺点并能够大幅度提高其光催化活性。

p-n异质结光催化剂是由p型半导体和n型半导体复合形成的光催化剂，是一种具有良好化学功能的特殊功能材料，能有效分离光生电子和空穴。p-n结光催化材料不仅能够拓宽带隙半导体的波长范围，而且能通过内部电场抑制载流子的复合，极大地提高了材料的光催化吸能，受到广泛关注。如专利CN201510148053.2报道了采用固相反应法制备BiVO₄/Bi₂O₃复合微棒p-n结光催化剂。但是很多方法涉及高温操作，既耗能又耗时。目前，关于具有p-n异质结构的Bi₂WO₆/Ag₃PO₄光催化材料还没有相关报道。本专利介绍的方法能够有效地降低材料的生产成本，合成过程简单、易控制，重复性好，而且有效提高了磷酸银材料在光照下的稳定性，具有优异的光催化还原性能。

发明内容

针对磷酸银的光腐蚀问题，本发明提供了一种能够抑制光激发产生的电子和空穴复合的p-n异质结型可见光光催化剂Bi₂WO₆/Ag₃PO₄，同时提供这种p-n异质结型可见光光催化剂Bi₂WO₆/Ag₃PO₄的制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明一种制备p-n异质结型可见光光催化剂Bi₂WO₆/Ag₃PO₄的方法，包括如下步骤：

(a)采用水热法制备Bi₂WO₆材料；

(b)将AgNO₃溶液加入到用步骤(a)制备的Bi₂WO₆悬浊液中，然后加入NH₄OH，使Ag⁺完全生成银氨络离子，然后加入一定量的Na₂HPO₄·12H₂O，获得Bi₂WO₆/Ag₃PO₄材料；

(c)将步骤(b)制备出来的产物进行洗涤，分离得到Bi₂WO₆/Ag₃PO₄，然后干燥、研磨，备用。

上述p-n异质结型可见光光催化剂Bi₂WO₆/Ag₃PO₄的制备方法，步骤(a)包括如下步骤：

(1)将一定量的Na₂WO₄·2H₂O溶解于去离子水中，配成WO₄^2-离子浓度为0.05-0.15mol/L,标记为溶液A；

(2)将一定量的Bi(NO₃)₃·5H₂O和1-5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于25mLC₂H₅OH/CH₃COOH/H₂O(体积比为1:1:3)，使Bi³⁺：WO₄^2-的摩尔比为2：1，磁力搅拌，标记为溶液B；