[发明专利]一种核壳结构可见光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，先采用溶剂热方法制备出Bi₂S₃纳米线作为核；再以Bi₂S₃纳米线为基体材料，利用逐步组装法，原位生长多孔ZIF‑8作为壳，即可得到以Bi₂S₃纳米线为核，以ZIF‑8为壳的可见光催化剂。本发明制备条件温和，工艺简单，可操作性好，所得材料有稳定性高，催化效率高之特点，对染料废水具有明显的可见光降解作用，其中在可见光下，用于降解罗丹明B，最高催化率90 min可达97%，有望应用于其他方面，如气体吸附、光电材料或光催化材料。

技术领域

本发明属于光催化领域，尤其涉及一种催化剂，具体来说是一种核壳结构可见光催化剂的制备方法。

背景技术

随着全球环境污染和能源危机日趋严重，环境保护和可持续发展已成为人类关注的重要课题。近年来，由于工农业废水和生活污水大量排放，导致水体有机物含量增高，水污染严重，并逐渐威胁到人类的生存。目前，光催化技术被认为是解决能源和环境问题最有效、最具有前景的方法。然而，单一半导体材料性能方面的局限性已逐渐不能满足实际功能应用的需求。因此，亟待开发一种成本低，环境友好，反应简单，具有良好催化效果的复合光催化剂及其制备方法。

金属有机骨架材料 (Metal-organic frameworks，简称MOFs) 是一种多孔材料，具有高比表面积、高孔隙率及化学可修饰性等优点。但 MOFs 自身较差的热稳定性和耐溶剂性限制了其广泛应用。沸石咪唑酯骨架材料（ZeoliticImidazolate Frameworks，简称ZIFs)是一类以咪唑或其衍生物为配体的，具有沸石拓扑结构的纳米多孔MOFs 材料，兼具沸石及 MOFs两种材料的优点，具有优异的热稳定性和结构稳定性以及结构和功能的可调性，因此，ZIF 材料在吸附、分离和催化方面具有很好的应用前景。其中，ZIF-8 是 ZIF 材料中最具有代表性的一种，比表面积大（1400 m²/g）、孔容高、水热稳定性好、耐有机溶剂，可应用在气体吸附、分离，储氢和催化等多个领域，是目前研究最为广泛的一类 ZIF 材料。

Bi₂S₃是一种直接带隙的无机半导体材料，具有稳定、无毒、环境友好等优点，其能带间隙为1.3 eV，具有很强的向C轴生长的趋势，易于形成一种高长径比的一维晶体结构，在发光材料、非线性光学材料、光催化材料、热电冷却技术和光电子等方面有着广泛的应用前景；但单一组分的Bi₂S₃在光催化实际应用当中受到了限制，为解决这一问题，科学工作者们进行了许多研究。

中国专利201110344121.4公开了一种硫化铋纳米粒子/氯氧化铋复合光催化材料及其制备方法，所述复合光催化材料用于降解2,4-二氯苯酚，在150 min可见光照射下光催化效率可达82.3％，催化效率还有待进一步提高。

专利CN105854899A中公开了一种Bi2S3/TiO2复合型高效可见光催化剂的制备方法，所述复合材料用于降解罗丹明B，具有显著地效果，但是该法采用两步（溶胶）水热法复合，且最后还需高温热处理，制备工艺复杂，成本高。到目前为止，Bi₂S₃-ZIF-8 复合光催化剂尚未见相关文献报道。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，所述的这种核壳结构可见光催化剂的制备方法要解决现有技术中的可见光催化剂的制备工艺复杂，催化效力有限的技术问题。

本发明提供了一种核壳结构可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：