[发明专利]非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料的制备方法

说明书

本发明属光催化剂制备领域，尤其涉及非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料的制备方法，非晶羟基氧化铁/矾酸铋工艺步骤如下：采用水热法合成钒酸铋，以合成的钒酸铋作为基底，将钒酸铋放入氯化铁和碳酸氢铵的混合溶液中搅拌，离心后烘干，所得产物即为非晶羟基氧化铁/钒酸铋复合光催化剂。本发明以非晶材料作为助催化剂，由于非晶其本身特殊的结构，缺乏有序的原子排列，具有更窄的禁带宽度。这些特点使催化剂的表面产生更多的缺陷，提供更多的活性位，光吸收范围扩大，进而提高光催化性能。

技术领域

本发明属光催化剂制备领域，尤其涉及非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料的制备方法。

背景技术

光催化分解水是太阳能生产的重要方法之一。当今用于光解水的助催化剂有Pt，Au，Pt/g-C3N4等贵金属和贵金属复合物，虽然光催化性能相对提高，但巨大的成本也限制了其应用的空间。因此，人们将目光转移到非贵金属助催化剂上。例如：Fe, Co, Ni, Cu,Zn和碳基材料（CoS, Ni(OH)2, NiS, Cu2O , ZnIn2S4和碳量子点等）。但这些助催化剂都是以晶体的形式提高光催化性能，而同样也揭示了这些助催化剂强烈依赖于晶体结构和形态，尤其是结晶度和颗粒的大小。因此，人们将目光转移到非晶助催化剂。

在自然界中，非晶材料比晶体材料更为常见。由于非晶材料其复杂的内部结构而引起越来越多人们的极大兴趣。到目前为止，非晶催化剂已经应用于各种领域，包括电化学、光电化学、生物化学等。在文献Applied Catalysis B: Environmental,2018,222:35-43中，Liu等人用非晶NiO修饰非贵金属g-C3N4，在可见光照射下进行光解水产氢。结果表明，与纯g-C3N4和晶体NiO修饰的g-C3N4光催化剂相对比，非晶NiO修饰的g-C3N4光催化剂光催化效果明显增强。

羟基氧化铁作为非贵金属羟基化合物，具有多种晶相，在电化学和光电化学领域被学者广泛研究。其中由于非晶结构具有更窄的禁带宽度，缺乏有序的原子排列，有更多的缺陷。这些特点可以使其光吸收范围更广，促进电子转移和提供更多的活性位，进而增强光催化性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种能有效提高光催化性能，禁带宽度窄，光吸收范围大，电子转移活性位多的非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种非晶羟基氧化铁/矾酸铋催化材料的制备方法，具体步骤如下：

一、BiVO4催化剂的制备

（1）称取铋源溶于HNO3溶液和乙二醇混合溶液中制得A溶液；

（2）称取NH4VO3溶于0.1～0.4g模板剂溶液中制得B溶液；

（3）将A溶液逐滴加入到B溶液中，使用NaOH溶液调节pH=2～9，搅拌混合溶液，得到BiVO4催化剂前体；

（4）将步骤（3）所得溶液移入高压反应釜中，密封后放入烘箱，进行水热反应，自然冷却至室温，经洗涤干燥2h～20h，冷却后研细，即制得BiVO4催化剂。

二、非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料的制备

在铁源与NH4HCO3的混合溶液中加入步骤一所得BiVO4催化剂粉末，搅拌；将混合溶液进行离心处理，洗涤后烘干，即得目的产物非晶羟基氧化铁/矾酸铋复合光催化材料。

作为一种优选方案，本发明所述步骤一中，铋源采用五水硝酸铋或氧化铋。

进一步地，本发明所述步骤一中，模板剂采用十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基磺酸钠。

进一步地，本发明所述步骤二中，铁源采用FeCl3•6H2O或FeCl3。