[发明专利]一种硫化铋-溴氧化铋磁性三元复合可见光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种硫化铋‑溴氧化铋磁性三元复合可见光催化剂的制备方法，属于无机光催化材料技术领域。其主要特征在于采用一步水热法制备磁性复合Bi₂S₃/BiOBr可见光催化剂，其中在催化剂之间形成的p‑n异质结有效抑制了光生电子与空穴的复合，SrFe₁₂O₁₉及Bi₂S₃的加入有利于使催化剂的光响应范围变宽，且催化剂稳定性强，能回收再使用；催化剂制备条件温和，不涉及其他有机物，催化剂制备用时少，磁性复合材料便于回收。SrFe₁₂O₁₉/Bi₂S₃/BiOBr在可见光下照射20min，使模拟有机污染物罗丹明B的降解率达91.6％，不加磁性的Bi₂S₃/BiOBr的降解效率仅为73.8％，且可通过简单的外加磁场分离回收，平均回收率为82.3％，且回收后的催化剂具有良好的光催化活性。

技术领域

本发明涉及一种硫化铋-溴氧化铋磁性三元复合可见光催化剂的制备方法，属于无机光催化材料技术领域。

背景技术

众所周知，光催化技术具有能耗低、操作简便、反应条件温和，在常温常压下就可以进行，在处理环境问题上已成为研究热点。铋系光催化剂作为一种新型的可见光光催化剂具有层状结构及合理的带隙宽度被广为关注，目前常见的铋系化合物有卤氧化铋、硫化铋、氧化铋、钼酸铋、钒酸铋等。卤氧化铋(BiOX，X＝Cl，Br，I)作为p型半导体，以其制备方法简单、光催化效果好、无毒等特点而倍受关注。其中溴氧化铋(BiOBr)在可见光区域有响应、且禁带宽度适中，是一种间接半导体，这些优势使其在可见光催化材料中有极大的应用前景。但BiOBr存在可见光利用率低、空穴与电子容易复合、导带位置太正等缺点，使其在环境和能源等领域中的应用受到限制。因此，对BiOBr改性以增大其可见光利用率，并阻碍空穴与电子的复合，提高光生电子的还原能力是本发明的根本出发点。

硫化铋(Bi₂S₃)是一种重要的层状半导体材料，在热电、电子和光电子器件以及红外光谱学上具有潜在应用价值。另外，它的带隙能为1.2eV-1.7eV，是一种潜在的对可见光响应的光催化剂。但是，由于其价带和导带位置比较近，光生电子-空穴复合率高，因此单一的硫化铋的光催化效率较低。将Bi₂S₃用于BiOBr改性而形成复合物，可增强BiOBr对可见光的响应能力。

光催化降解有机废水的过程中通常存在催化剂回收难的问题。为了防止光催化剂回收不彻底而产生二次污染，并降低使用成本，将光催化剂赋磁，便于分离回收和再利用是十分必要的。SrFe₁₂O₁₉作为典型的硬磁性材料，具有较高的饱和磁化强度，且对光催化产生协同效应；将磁性锶铁氧体负载到Bi₂S₃-BiOBr复合物上，既可提高光催化活性，又利于催化剂的回收。