[发明专利]一种Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的制备

说明书

本发明为一种Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的制备，提供了一种在可见光下具有光催化降解有机染料的复合型光催化剂的制备方法，其制备包括以下步骤：以单质铋为基质材料，采用一种原位氧化还原反应法，利用Bi与AgBr发生氧化还原反应，制备了具有异质结结构的Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂。本发明制备的Ag/AgBr/BiOBr/Bi异质结复合型光催化剂具有良好的光催化性能，能够在可见光照射下，降解罗丹明B、结晶紫和金橙II在内的多种染料。本发明涉及的工艺简单，原料易得，光响应性能良好，可重复使用，适用于工业化生产，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种在可见光下具有高降解多种染料活性的Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的制备。

背景技术

随着当今科技的迅速发展，人们生活水平提高的同时，环境污染及能源短缺问题成为人类可持续发展面临的严峻挑战。光催化技术通过利用太阳能来降解污染物，在其高效、节能和清洁的同时，又能降解并矿化许多结构稳定的污染物，无二次污染等优势成为当今最具发展前景的治理环境污染的技术之一。近些年，人们发现，铋在作为绿色元素且储量丰富的前提下，具有很高的研究价值。铋独特的6S²外层电子构型，使其具有窄的禁带宽度，容易被可见光激发。更引人注意的是，由铋扩展出的一系列铋基化合物，在对难降解有机物具有良好的催化作用，而且铋系化合物在反应过程中具有较高的稳定性。在现有的光催化材料中，复合型光催化材料因其通过组合不同电子结构的半导体材料并调整其光生载流子迁移。通过异质结的构建，有效提高光生电子空穴对分离效率，促进更多的电子空穴对参与光催化反应，提高其氧化还原能力。构建异质结的方法通常包括水热法、溶剂热法、沉积法和离子交换法等。如2011年Cheng等以BiOBr为基质材料和AgNO₃进行离子交换，先得到AgBr，再将生成的AgBr部分光还原成Ag，制备了异质结结构的Ag/AgBr/BiOBr光催化剂，所得光催化剂具有优良的可见光降解有机染料和生物灭菌性能(Chem.Commun.，47(2011)7054-7056)。再如2017年Gupta等，同样以BiOBr为基质材料，通过与硝酸银作用，采用沉积法，再经高温煅烧，合成了可见光催化剂Ag/AgBr/BiOBr，其具有光催化降解制药废水的性能(Mater. Res.Bull，88(2017)148-155)。而本专利则是选用单质铋为基质材料，采用一种特殊的原位氧化还原方法，无需光还原或煅烧，即得到了一种具有高可见光活性的Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂。

发明内容

与现有技术相比，本发明结合最新研究进展，提供了一种具有异质结结构复合型光催化剂的制备方法。

本发明的优点：本发明以单质铋为基质材料，不同于常见异质结复合型光催化剂的制备，采用一种原位氧化还原反应法，利用Bi与AgBr发生氧化还原反应，得到了 Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂。单质铋不仅提供了反应基质，而且有利于生成的 Ag/AgBr/BiOBr分散，避免生成的异质结团聚，这有效的提高了所得光催化剂的光催化性能。光催化实验结果表明，此法制备的催化剂在模拟太阳光(300W氙灯)下对结晶紫、金橙II、甲基橙、孔雀绿和罗丹明B等在内的多种染料均具有很好的降解活性，且涉及工艺简单，设备要求低，原料价廉易得，适于工业化生产。

附图说明

图1为单质铋和Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的XRD图；

图2为可见光下Bi、P25和Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂降解罗丹明B的降解效率图。

具体实施方式

(1)Ag/AgBr/BiOBr/Bi复合型光催化剂的制备