[发明专利]一种用于制氢的溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制氢的溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。所述溴氧化铋复合光催化剂由以下步骤制得：a、将十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铋加入去离子水中，混合加热进行水热反应，制得溴氧化铋纳米片；b、将溴氧化铋纳米片加入钼盐溶液中超声分散，再加入硒源、亚硫酸钠和硼氢化钠，进行微波水热反应，即得用于制氢的溴氧化铋/硒化钼复合光催化剂。所述方法具有以下有益效果：利用硒化钼纳米晶均匀生长在溴氧化铋纳米片的表面上，增大了比表面积，提高了太阳光的利用率，并且有利于载流子分离，同时溴氧化铋与硒化钼结构稳定且带隙匹配，光催化活性好，催化效果稳定，具有优异的光解水产氢性能。

技术领域

本发明涉及催化制氢领域，具体涉及光催化剂的制备，尤其是涉及一种用于制氢的溴氧化铋复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

在能源危机和环境问题的双重压力下，氢能因其燃烧值高、储量丰富、无污染而成为最有希望替代现有化石能源的清洁能源，因而氢能的开发成了能源领域的研究热点。自从Fujishima和Honda于1972年发现了二氧化钛光电化学能分解水产生氢气和氧气以来，科学研究者为实现太阳能光解水制氢一直在作不懈的努力。近一二十年来，二氧化钛以外的光催化剂的相继发现，特别是能响应可见光的光催化材料的出现，使得光解水制氢研究进入了非常活跃时期。

卤氧化铋是近年来发展起来的一类新型半导体光催化剂材料。研究发现，随着相对原子量的增大，卤氧化铋的带隙越小，这就提高了在广大范围光谱吸收的可能性。然而，材料的微观结构也将直接影响其物理/化学性质，研究表明，纳米尺寸的卤氧化铋因其具有更大的比表面积和更多的活性位点，更利于光生电子和空穴的分离，从而提高其光催化活性。并且目前光催化剂多采用紫外光进行催化制氢，但紫外光在太阳光中占得比例只有2%，因此光催化剂充分利用太阳光是目前研究的重点内容。

专利申请号201710808244.6公开了一种溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法，涉及光催化剂材料制备技术领域。首先利用十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铋反应制备溴氧化铋纳米片，然后在溴氧化铋纳米片上反应生成硫化镉纳米晶。此发明制备的溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂，其微观结构是：硫化镉纳米晶均匀地生长在溴氧化铋纳米片的表面上，溴氧化铋纳米片主要呈现方形结构，生长在溴氧化铋纳米片上的硫化镉纳米晶为量子点，粒子大小介于1~5nm。这种溴氧化铋-硫化镉纳米复合光催化剂具有高的可见光催化活性，可显著提高有机染料的降解速率，有望用于太阳光降解水中有机污染物。此制备方法工艺设备简单，操作简便，重复性好，原料价廉易得，适合产业化生产。

专利申请号201710176935.9公开了一种三维硫化镉/溴氧化铋异质结光催化剂，包括以下原料组分：硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵、乙二醇、硫化镉；其制备方法包括以下步骤：首先，将硝酸铋/乙二醇混合溶液与十六烷基三甲基溴化铵/乙二醇混合溶液混合，得溴氧化铋前驱液，并反应得沉淀物A，将沉淀物A离心分离，洗涤干燥，最后再烘焙，即制备得溴氧化铋微球；然后，将硫化镉和溴氧化铋微球混合，加入去离子水搅拌，得三维硫化镉/溴氧化铋异质结前驱液，并反应得沉淀物B，将沉淀物B离心分离，洗涤干燥，即得。本发明的三维硫化镉/溴氧化铋异质结光催化剂的制备方法过程简单、形貌可控、环境友好，用于光催化还原CO₂，提高了光催化还原CO₂的反应速率。

专利申请号201710814494.0公开了一种溴氧化铋-氧化铜纳米复合光催化剂及其制备方法，涉及光催化剂材料制备技术领域。首先利用十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铋反应制备溴氧化铋纳米片，然后在溴氧化铋纳米片上反应生成氧化铜纳米晶。此发明制备的溴氧化铋-氧化铜纳米复合光催化剂，微观结构是：氧化铜纳米晶均匀地生长在溴氧化铋纳米片表面上，溴氧化铋纳米片呈圆形，直径为0.5~2μm，片厚为20~50nm，氧化铜纳米晶为量子点，粒子大小介于1~5nm。溴氧化铋-氧化铜纳米复合光催化剂具有高的可见光催化活性，可显著提高有机染料的降解速率，有望用于太阳光降解水中有机污染物。制备方法工艺设备简单，操作简便，重复性好，原料价廉易得，适合产业化生产。