[发明专利]一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种钒酸铋‑镁铁氧体复合光催化剂、制备方法及其应用，所述光催化剂包括m‑BiVO₄基体，在所述m‑BiVO₄基体表面分散有MgFe₂O₄；所述MgFe₂O₄与所述m‑BiVO₄基体的质量比为5～20︰95～80。采用低温自蔓延溶胶‑凝胶法结合煅烧法制备出单斜钒酸铋/镁铁氧体复合光催化材料，并利用模拟可见光对制备出的材料进行光催化性能的测试，通过降解生物难降解有机污染物亚甲基橙来证明该材料优越的光催化性能。该材料属于无机光催化材料，光催化活性高，在环境保护方面有很好的应用前景。该方法具有单斜钒酸铋形貌可控，尖晶石型镁铁氧体与单斜钒酸铋复合良好，分散均匀，形成了有效的p‑n异质结的优点。

技术领域

本发明属无机材料制备技术领域,涉及一种光催化剂、制备方法及其应用，特指一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，半导体光催化在水污染处理上表现突出，一直处于环境治理研究的前沿。它的优点是效率高、成本低、选择性广泛、反应温度需求低、能源需求小以及对污染物降解彻底等^[1-4]。

其中,单斜钒酸铋(m-BiVO₄)凭借其禁带宽度较窄(2.45eV)，化学稳定性好、制备成本低、可直接利用可见光、无毒环保等显著优点而受到广泛关注^[5]，在光催化氧化降解有机染料废水等方面具有广阔的应用前景。

但是，单斜钒酸铋光催化剂存在两个主要缺陷：一是光生电子和空穴容易复合导致其光催化效率低，二是分离回收困难使其应用受到限制。制备具有合适能带结构的单斜钒酸铋基复合光催化材料，可以提高单斜钒酸铋的光催化性能。镁铁氧体(MgFe₂O₄)具有和单斜钒酸铋匹配的能带结构，具有磁性，容易分离回收。因此我们提出一种单斜钒酸铋/镁铁氧体复合光催化材料的制备方法，旨在改善单斜钒酸铋的光催化性能。

参考文献：

[1]王健.ZnO纳米材料及核壳结构的制备和光催化性能研究[D].中国科学院大学，2016,06.

[2]刘守新，刘鸿.光催化及光电催化基础与应用[M].北京：化学工业出版社，2005,8.

[3]Fujishima,Hondak.Electrochemical photolysis of water at asemiconductor electrode[J].Nature,1972,(238):37-38.

[4]姜妍彦，李景刚，宁桂玲等.尖晶石型CuAl₂O₄纳米粉体的制备及其可见光催化性能[J].硅酸盐学报，2006,34(9):1084-1087.

[5]Chongfei Yu,Shuying Dong,Jin Zhao,etal.Preparation andcharacterization of sphere-shaped BiVO₄/reduced graphene oxide photocatalystfor an augmented natural sunlight photocatalytic activity[J].Journal ofAlloys and Compounds,2016,677:219-227.

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂，能够改善单斜钒酸铋的光催化性能。

本发明的第二个目的是提供一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂的制备方法，具有合成简单、降解效率高的特点。

本发明的第三个目的是提供一种钒酸铋-镁铁氧体复合光催化剂用于光催化降解有机染料的应用。