[发明专利]一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂，它由碱式碳酸铋和氯氧化铋组成，其重量百分含量为：Bi₂O₂CO₃，55％～90％；BiOCl 10％～45％，所述钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂为不规则的片形，粒径100‑200nm，钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂形成碱式碳酸铋/氯氧化铋异质结；以上各组分的质量百分含量之和为100％。本发明还公开了钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂的制备方法，本发明方法简单快速，能提高催化剂的催化效率，适合于工业化生产，可广泛用于降解有机污染物、光催化分解水制氢等领域。

技术领域

本发明涉及催化剂的技术领域，具体涉及一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，为了解决日益严重的环境污染问题，排放物、废弃物的妥善处理逐渐受到了世界各国的广泛关注。光催化反应能将有机污染物完全降解和矿化，避免了传统处理方法中产生有害副产品的问题，已成为目前解决环境问题的关键有效的方法之一。光催化反应是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下，通过产生空穴电子对而引发的一系列氧化还原反应，可有效去除环境中的污染物，且能耗少，无二次污染，对环境友好，在环境净化领域中具有巨大的潜力。

当前，铋系和钛系材料由于其具有廉价、无毒等优点，被用于光催化反应。其中，铋系半导体光催化材料的电子结构，价带由Bi-6s和O-2p轨道杂化而成，在可见光范围内有较陡峭的吸收边，阴阳离子间的反键作用有利于空穴的形成与流动，有利于有机物的降解。

为了提高光催化剂质量，有不少研究人员开发了不同的光催化剂及其制备方法，例如，中国发明专利201310429602.4公开了一种铋基锶磁性光催化剂的制备方法，以硝酸铋和铁酸锶为原料，用十二炕基苯磺酸纳为分散剂，先制得铋基锶磁性光催化剂的前驱体，再通过烘干焙烧得到产品。该方法为碱式碳酸铋光催化剂的水热合成法，所用工艺对于工业化生产来说仍较为复杂，仅适用于实验室小规模制备；中国专利201510946933.4公开了一种掺钆钛酸铋可见光光催化剂及其制备方法。该方法以硝酸铋、硝酸钆和钛酸四丁酯为原料，以冰乙酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮为溶剂，通过溶胶凝胶-水热法在钛酸铋中掺钆钛酸铋表面负载铂颗粒，改善了钛酸铋的能带间隙，提高钛酸铋对光的利用率，即提高其催化效率。虽然该催化效率有提高，但是由于其采用贵金属，其制造成本高，且水热合成法繁琐复杂，使得该工艺在规模化生产应用存在限制；中国发明专利201610134966.3公开了一种钨酸铋纳米光催化剂及其制备方法，将铋源、钨源和临界水混合，固液分离，固体部分干燥后得到钨酸铋纳米光催化剂，该制备方法为高温固融法和水热法，高温固融法所需温度800-1000℃、反应时间10-72小时，具体过程中，将铋源、钨源和临界水混合，并通过固液分离的方法制备钨酸铋纳米光催化剂，该方法虽然操作简单，将所需温度降低到500℃，且反应时间较短，但是其所需反应高温仍较高，影响光催化剂的规模化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂及其制备方法，该方法简单快速，能提高催化剂的催化效率，适合于工业化生产。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂，它由碱式碳酸铋(Bi₂O₂CO₃)和氯氧化铋(BiOCl)组成，其重量百分含量为：

Bi₂O₂CO₃ 55％～90％；

BiOCl 10％～45％，

以上各组分的质量百分含量之和为100％。

一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂的制备方法，其步骤如下：