[发明专利]一种纳米片状氧化铋的制法和用途

说明书

本发明属于半导体光催化剂领域，具体涉及一种C/N掺杂β‑Bi₂O₃纳米片的合成方法及用途。将0.01‑0.4gC/N源物质加入到50‑100mL的硝酸溶液（0.5‑1.5mol/L）中，搅拌1h。向上述浑浊液中加入1‑5g铋源物质，40‑60℃下搅拌溶解。之后滴加120‑160mL 0.6mol/L的Na₂CO₃溶液，滴加完成后反应体系在40‑60℃下陈化6‑24h。离心分离，得到的沉淀分别用洗涤溶剂和超纯水各洗3次，60℃干燥，将干燥后的粉末放入马弗炉中300‑380℃焙烧0.5‑8h，即可得到C/N掺杂β‑Bi₂O₃纳米片。将本发明所制备的材料用于降解水中环境内分泌干扰物，该材料相对于沉淀法合成的β‑Bi₂O₃粉末、P25有更高的可见光催化活性，能实现对目标污染物快速的可见光降解去除。

技术领域

本发明属于半导体光催化剂领域，具体涉及一种C元素和N元素共掺杂纳米片状β-Bi₂O₃的制法和用途。

背景技术

环境内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals, 简称EDCs）是指一类能够通过干扰生物体内激素的合成、分泌、运输、反应和代谢等过程，影响动植物的神经系统、生殖系统、新陈代谢、免疫系统和心血管系统功能的外源性物质。环境内分泌干扰物可分为天然的和人工合成的。天然的如天然雌激素和植物雌激素，人工合成的包含一些药物制剂、农药和各类工业化学品等，如双酚A（BPA）、17-α-乙炔基雌二醇（EE2）、4-n-壬基酚(NP)、4-t-辛基酚(OP）、己烯雌酚（DES）、四溴双酚A（TBBPA）等。自从20世纪90年代，有关研究者发现水体中雌激素会对鱼类产生危害开始，各种有关环境内分泌对动植物产生危害的报道层出不穷，已经引起世界各国的高度关注。

半导体光催化氧化技术是一种新型水处理技术，对多种环境内分泌干扰物有明显的降解效果，具有广泛的应用前景。在常见的光催化剂中，Bi₂O₃具有优异的光电性能、光稳定好、成本低等优点，使其在降解水体及空气中的污染物等方面有着广泛的应用价值。然而，传统的Bi₂O₃光催化剂存在诸多缺陷，比如：禁带宽度较大约为2.86 eV（需要的激发能高）；吸收波长在438nm以下（对可见光吸收范围窄）；其光生电子和空穴容易复合，导致量子效率低，这些缺陷制约了其在环境方面的实际应用。

目前对光催化材料的研究主要从三个方面进行：（一）如何延长光生载流子寿命，减少电子-空穴对的再结合；（二）扩大材料的吸光范围；（三）增大光催化剂与目标污染物的接触面积。国内外的研究主要是通过形貌控制制备低维纳米光催化剂，提高光催化剂的比表面积，增大光催化剂与目标污染物的接触面，比表面积的增大有利于目标污染物在催化剂表面的富集；通过元素掺杂可以降低催化剂的禁带宽度，拓宽催化剂的吸光范围。同时，材料内部的纳米级界面可以极大地提高光生载流子的传输能力，延长光生载流子寿命。这些因素协同作用，共同促进光催化降解过程。