[发明专利]一种碘掺杂纳米Bi4

说明书

本发明公开了一种碘掺杂纳米Bi₄O₅Br₂可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将铋盐溶解于多元醇中，溶液A中Bi³⁺的摩尔浓度为0.02～0.1mol/L；2)向溶液A中加入溴盐，溶液B中Bi³⁺与Br^‑的摩尔比为2:1；3)向溶液B中加入碘盐，溶液C中I^‑与Br^‑的摩尔比为0.2～2:1；4)将溶液C放入微波反应器中进行微波反应2～10分钟，微波反应器的功率为200～800W；5)将反应后的产物经冷却干燥处理，即得碘掺杂纳米可见光催化剂。本发明对Bi₄O₅Br₂进行碘掺杂改性，制备出一种可见光响应能力较强的新型可见光催化剂，以便在实际工业生活中能更好的利用太阳光对环境中有机污染物进行高效降解。

技术领域：

本发明属于半导体光催化材料领域，具体涉及一种碘掺杂纳米Bi₄O₅Br₂可见光催化剂、制备方法及其应用。

背景技术：

在过去很多年里，半导体光催化剂由于其在太阳能转化和环境净化等方面的潜在应用受到了广泛的关注。许多半导体，如TiO₂，因为其化学性质稳定、高耐光性、高光敏性、无毒、低价和化学友好性已经广泛应用于光催化和光电化学领域。然而，这种半导体光催化剂的带隙较宽，仅对紫外光领域有响应且光量子效率较低，而在太阳光中，紫外光仅占4％，这严重限制了光催化技术在实际工业和生活上的大规模应用。因此在目前光催化领域，探索具有较高量子效率，较窄带隙的新型可见光催化剂，从而提高太阳光的利用效率至关重要。

卤氧化铋BiOXs(X＝Cl，Br和I)由于其独特的层状结构，可促进光生电子空穴对的分离，从而获得高的量子效率，进而提高光催化效率；通过调节Bi：O：X三者的摩尔比可以获得一系列能带宽度在2.0～3.0eV之间的新型催化剂(BiOXs)，这些催化剂对可见光有响应，能充分利用太阳光能。在BiOXs中，Bi₄O₅Br₂因为其较高的价带边缘电位，当与有机污染物作用时表现出高的氧化能力和高的光生电子空穴对分离能力，因此具有较高的光催化效率。然而，纯相的Bi₄O₅Br₂虽有较好的光催化活性，但其光生电子空穴对的分离效率仍然受到一定限制，因此，发展具有更窄带系和更高光生载流子分离效率的Bi₄O₅Br₂基催化剂仍是一项挑战性的工作。

I与Br的性质接近，而电负性更小，因此如果能够实现部分I取代Bi₄O₅Br₂晶格中的Br，形成一种新型的Bi₄O₅X₂(X＝Br+I，Br和I的比例可调)材料，不但可以实现更好的光吸收(I的电负性比Br小，掺杂后光吸收红移)，而且可以调节半导体材料的价带和导带，使其能带更加分散，光生电子空穴的复合率会降低，催化剂性能得到明显的提高。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碘掺杂纳米Bi₄O₅Br₂可见光催化剂、制备方法及其应用。本发明采用一种简单快速的微波合成法，对Bi₄O₅Br₂进行碘掺杂改性，以制备出一种带隙较窄，可见光响应能力较强，光量子效率高的新型可见光催化剂，以便在实际工业生活中能更好的利用太阳光对环境中有机污染物进行高效降解。