[发明专利]一种四氧化铋-碳酸氧铋复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Bi₂O₄‑Bi₂O₂CO₃复合材料及其制备方法和在水体中有机污染物降解中应用，该复合材料包括Bi₂O₂CO₃和Bi₂O₄；其中，Bi₂O₄分布在Bi₂O₂CO₃表面形成异质结。在本发明中，Bi₂O₄分布于所述Bi₂O₂CO₃表面，形成了异质结，促进了电子‑空穴对的有效分离，同时异质结的形成，Bi₂O₄的存在使得复合材料的吸收波长红移，原Bi₂O₂CO₃仅吸收紫外光，复合后扩展到可见光区域，对光的利用率提高，进而提高对有机物的降解效率。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种Bi₂O₄-Bi₂O₂CO₃复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

人类活动引起的生活污染、农业污染和工业污染是造成环境污染的主要因素，其中工业废水排放是造成污染最严重的原因。染料废水是有害工业废水之一，染料废水中的有机物绝大部分是以苯、萘、蒽、醌等芳香团作为母体，有很强的污染性，通常还含有许多原料和副产品。大量的染料废水排放到环境水体中，对自然水体造成污染，废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧，影响水生生物和微生物生长，破坏水体自净，同时易造成视觉上的污染。废水中的芳烃和杂环化合物有机物，在环境中降解缓慢，滞留时间长，生物毒性大，对水生物体和人体健康构成威胁。

抗生素被广泛应用于人类和动物的疾病治疗和预防细菌感染。四环素是一种杀菌剂，通过抑制细菌蛋白质的合成而发挥作用，并对多种微生物具有活性，是世界上被广泛使用的抗生素之一。因其对多种疾病具有广谱抗菌的能力，在人类治疗和畜牧业领域发挥着重要作用。由于抗生素的本质特性，四环素只能由人和动物进行部分代谢，大约90％摄入的四环素是通过尿液排出的，从而导致大量的残余物释放到废水中。四环素在环境中积累，可诱发抗药性病原体的产生，对人类健康和生态系统构成严重威胁。

光催化处理废水技术以其清洁性，被国内外学者认为是有前途的水处理更新技术之一。近来年，铋系化合物由于其结构特性引起广泛的关注。其中，碳酸氧铋(Bi₂O₂CO₃)具有典型的Sillén结构，(Bi₂O₂)²⁺和[CO₃]^2-与[CO₃]^2-基团交替排列，且垂直于(Bi₂O₂)²⁺平面；这种结构容易使晶体沿特定的方向生长，具有各向异性的结构特征，具有较高的光催化活性。

但是Bi₂O₂CO₃本身的带隙能过大，约为3.2eV，只能在紫外光下发生反应，对光的利用效率很低；虽然现有技术尝试通过接枝单质铁或者铁的氧化物的形式，解决单一Bi₂O₂CO₃光利用率低的问题，但是对有机物的降解效率仍较低，利用其降解诸如像苯酚、抗生素的污染物时，需要2h甚至更长的时间。

发明内容