[发明专利]一种BiOI同质结复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种BiOI同质结复合光催化剂的制备方法，本发明属于光催化领域。BiOI同质结复合光催化剂由纳米片状BiOI和纳米花状BiOI组成，其中纳米片状BiOI的质量分数为30％～90wt％。制备过程中先采用溶剂热合成法制备具有三维自组装的纳米花状BiOI，然后采用水热合成法制备纳米片状BiOI，同时辅助超声法制备BiOI同质结可见光响应复合光催化剂。本制备方法工艺简单、易于控制、成本低廉，制备的BiOI同质结具有可见光响应，同质结的形成加速了光生载流子的分离，减小了光生电子‑空穴对的复合几率，在可见光下具有高效的光催化活性和稳定性，可用于光催化降解环境污染物。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种BiOI同质结复合光催化剂的制备方法。

背景技术

随着人口的急剧增长和工业的快速发展，大量的有毒污染物被排放到人类生存的环境之中。这些污染不仅造成严重的环境问题，对人们的生活和健康造成巨大威胁。其中，抗生素，如广谱的抗生素剂盐酸四环素(TC)，在人体和动物养殖领域得到广泛使用，但其过量使用和滥用，将引起抗生素耐药菌并在自然界水系统和饮用水系统中传播。如今人们逐渐意识到保护环境和人类社会可持续发展的重要性，从而实现对这些环境污染物的绿色降解成为现今科学界不断深入研究的课题。

半导体光催化技术在解决能源和环境方面具有巨大潜力。以二氧化钛为代表的传统异相光催化材料带隙很宽，只能吸收太阳光中少量的紫外光部分。同时，其光生载流子容易复合，量子产率较低。为了使光催化技术进一步走向实用化，充分发挥其在氢能源开发、环境净化以及二氧化碳处理等方面的优势，发展新型高效的可见光光催化材料体系是必然趋势。近年来的研究发现，铋系化合物具有优异的可见光光催化活性，这就为发展实用高效的新型半导体光催化提供了重要的基础。卤氧化铋BiOX(X＝F,Cl,Br,I)就是这样一类新型的半导体。它是一种很重要的三元结构(Ⅴ－Ⅵ－Ⅶ)半导体材料，具有四方晶型结构，是由(Bi₂O₂)²⁺片层和双卤素元素交替排列而成的层状结构。其中，BiOI由于具有较高的化学稳定性、适合的禁带(1.7～1.9eV)和较高的光催化活性，从而具有很好的可见光响应，是继TiO₂以来很好的光催化剂，为光催化降解有机污染物催化剂提供了一个新的研究方向。但是，由于单体BiOI光催化剂中光电子-空穴分离较慢，光生载流子易复合，导致半导体材料的光催化性能受限，而通过半导体复合构建复合材料可以加速电子-空穴分离，提高材料的光催化性能。因此急需在光催化领域开发新型复合光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种BiOI同质结可见光响应复合光催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种BiOI同质结复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将12.5mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于25mL乙二醇中，搅拌至完全溶解，标记为溶液A，同时12.5mmol NaI溶解于25mL乙二醇中，标记为溶液B；然后在磁力搅拌条件下将所述溶液B缓慢滴加至所述溶液A中，搅拌2h至完全反应，得悬浮液A，将所述悬浮液A转入不锈钢高压反应釜中，再将高压反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中，在160℃下保温24h，保温结束后将反应釜冷却至室温，得到反应沉淀物A，将反应沉淀物A分别用去离子水和无水乙醇进行离心洗涤，然后置于60℃条件干燥10h，得到具有三维自组装花状结构的BiOI，即纳米花状BiOI；