[发明专利]全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂及其制备方法和应用，该光催化剂包括由钨酸铋和氮化碳复合形成氮化碳/钨酸铋异质结材料，其表面修饰有碘化银纳米颗粒。其制备方法包括以下步骤：制备氮化碳/钨酸铋异质结材料，与超纯水混合，制成氮化碳/钨酸铋异质结材料混合液，与硝酸银混合，加入碘化钾溶液进行沉淀反应，制得光催化剂。本发明光催化剂具有光生载流子迁移和分离效率高、光吸收能力强、氧化还原能力强、光催化活性高、重复利用性好等优点，其制备方法具有工艺简单、反应条件可控、成本低、绿色环保等优点。本发明光催化剂能够高效降解抗生素，能够满足实际应用需求，具有较好的应用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工业的发展，能源危机和环境污染问题日益严重，因此，新能源利用和环境污染控制对于国家可持续发展战略具有重要意义。由于光催化技术具有低成本、无污染和效率高等优点，其在能源储存、转化和环境保护方面具有广阔的应用前景。

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种具有可见光响应的光催化材料，因其具有合适的带隙、较高的光稳定性、独特的晶体结构和绿色无毒等特点，被广泛应用于光催化技术领域。虽然钨酸铋在可见光范围内具有一定的响应性，但由于较弱的可见光吸收能力和较低的光生载流子分离能力导致其光催化活性较低，从而限制了该材料的实际应用。

近年来，为了有效提高钨酸铋材料的光催化活性和光生载流子的分离能力，研究者们采用了不同的方法对其进行修饰改性，主要包括贵金属沉积、离子掺杂和构建异质结等方法。其中，因采用其它半导体材料与钨酸铋复合构建异质结可以有效改善钨酸铋材料的光催化活性和显著提高光生载流子的分离能力，故研究者们对构建钨酸铋基异质结进行了广泛的研究。然而，由于现有的钨酸铋异质结材料中采用的是传统的异质结传导路径，存在价带和导带氧化还原电位低的问题，通常情况下难以产生超氧自由基和羟基自由基，氧化还原性能较差，极大地限制了材料的实际应用。因此，如何在保证光生载流子有效分离的前提下充分发挥材料自身的氧化还原能力成为重要的研究课题。

鉴于现有的光催化体系无法满足实际应用的需求，模拟植物光合作用过程构建的全固态Z型光催化体系应运而生。这种新兴的光催化体系在有效提高光生电荷分离效率的同时拓宽了光谱响应范围，并且保持较强的氧化还原能力，很好地解决了单一光催化剂光生电子-空穴对容易复合以及传统型异质结光催化剂氧化还原能力不足的问题，成为近年来光催化技术领域的研究焦点。虽然全固态Z型光催化材料相对于传统型异质结材料具有更高的氧化还原性能，但是该材料仍存在光吸收能力差、光生电子-空穴分离速率低以及光催化活性差等缺陷和不足。因此，如何全面改善现有全固态Z型光催化材料中存在的光吸收能力差、光生电子-空穴复合速率快、光催化活性差、氧化还原性能差等问题是本领域急需解决的技术难题，获得一种光生载流子迁移和分离效率高、光吸收能力强、氧化还原能力强、光催化活性高、重复利用性好的新型全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂，对于快速高效降解废水中的污染物质(如抗生素)具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光生载流子迁移和分离效率高、光吸收能力强、氧化还原能力强、光催化活性高、重复利用性好的新型全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂，还提供了一种工艺简单、反应条件可控、成本低、绿色环保的全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂的制备方法以及该光催化剂在降解抗生素中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂，所述全固态碘化银/氮化碳/钨酸铋双Z型三元异质结光催化剂包括钨酸铋和氮化碳，所述钨酸铋和氮化碳复合形成氮化碳/钨酸铋异质结材料；所述氮化碳/钨酸铋异质结材料表面修饰有碘化银纳米颗粒。