[发明专利]一种多孔中空PbBiO2Cl光催化材料的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料的制备，特指一种多孔中空PbBiO₂Cl光催化材料的制备方法及其应用，属于材料制备及光催化技术应用领域。

背景技术

作为最有前景的技术之一，半导体光催化技术利用一种简单的能源如自然光或室内人工照明，在治理环境污染和解决能源危机方面已经得到广泛关注。光催化技术在机污染物降解、二氧化碳转化成可再生燃料、光分解水产生氢气等方面应用都比较广泛。然而通过大量的实验发现多孔中空结构的光催化剂具有优良的吸附性能有助于提高光催化活性。因此，人们一直努力致力于可控合成多孔，中空结构的光催化材料，由于这种结构具有低密度、高的比表面积、能量转换效率高以及大容量光收获能力。最近，复合金属氧化物吸引了人们越来越多的关注，因为它们的电子和晶体结构的多样性，导致更高的载流子迁移率和可见光响应，从而提高了光催化材料的性能。一些金属和铋氧化物的复合物在可见光下表现出良好的光催化性能。目前，各种复合金属氧化物材料制备的也很多，如Bi₂₄Ga₂O₃₉，Bi₃NbO₇，SrBiO₂Br,BaBiO₂Br，ABiO₂X(A＝Cd,Ca,Sr,Ba,Pb；X＝halogen)，CaBiO₂Cl，Bi₄TaO₈Cl，MBiO₂Cl(M＝Sr,Ba)等。

最近发现的一种新型的PbBiO₂X光催化剂，其具有可控的形貌，合适的禁带宽度，较高的稳定性以及快的电子空穴对分离效率，从而表现出较好的光催化性能。已经报道的PbBiO₂X材料有PbBiO₂Cl，PbBiO₂Br，PbBiO₂I。其中PbBiO₂Cl作为铋基多金属复合材料在可见光下吸收范围广泛引起人们的极大兴趣。目前对PbBiO₂Cl的报道主要都是运用煅烧法合成，形貌不可控且性能较差，所以我们希望利用简单的溶剂热法合成一种多孔中空结构的PbBiO₂Cl微球，从而改善其光催化活性。

作为全球关注的新型环境污染物，抗生素残留给水生生态系统带来不良影响,导致多种耐药性细菌的产生，也使水生动物生命活动受到影响，同时通过饮水、食物链等方式对人体健康构成潜在威胁。并且抗生素在环境中的半衰期各不相同，其中一些是高度持久的，长期暴露在此环境中的动植物、微生物还是会受到影响，比如耐药性微生物、抑制植物根芽伸长和动物生长等，因此它们在环境污染水平上不断增加。因此，寻找一种有效降解抗生素的途径迫在眉睫。在以前的报道中，离子液体和PVP复合体系能够调节催化剂的形貌为中空和多孔结构。结果表明，这种结构具有均匀的形貌、较大的比表面积、有效的界面电荷转移速率、较小的颗粒尺寸以及较宽的可见光吸收范围，在可见光下显示出良好的光催化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应条件温和、操作简便、成本低廉、高效的PbBiO₂Cl光催化剂及其制备方法，实现了在溶剂热过程中对PbBiO₂Cl形貌的有效调控，能有效降解环境中残留的有色污染物罗丹明B和无色抗生素。

一种多孔中空PbBiO₂Cl光催化材料，是由Bi(NO₃)₃·5H₂O和Pb(NO₃)₂在乙二醇溶剂环境中，通过离子液体[C₁₆mim]Cl和表面活性剂PVP共同作用形成特定的多孔中空微球，直径为500-800nm；所述多孔中空微球由厚度为5-30nm的纳米片组成。

一种多孔中空PbBiO₂Cl光催化材料的制备方法，包括如下步骤：