[发明专利]一种具有高催化降解活性的Ag@Ag2O/BiOCl复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高催化降解活性的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料及其制备方法，属于光催化剂制备的技术领域。本发明以五水硝酸铋和氯化钾制备{001}晶面暴露的BiOCl纳米片，而后经过光还原辅助和原位的煅烧氧化法，最终得到Ag@Ag₂O负载在BiOCl{001}晶面的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料。合成的Ag@Ag₂O/BiOCl有着更高的电荷分离和转移效率，相较纯的BiOCl，其对可见光的吸收能力也有所增强，使得可见光下对有机污染物催化降解活性更高。这种合成的Ag@Ag₂O/BiOCl对于罗丹明B和亚甲基蓝的降解率分别是92％和85％，具有较高的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有高催化降解活性的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料及其制备方法，尤其涉及一种在可见光下具有高催化降解活性的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料，属于光催化剂制备的技术领域。

背景技术

半导体光催化技术已经历经了四十年的研究和发展，取得了巨大的进展，不仅在理论方面提出了普通使用的基本原理和概念，而且在试剂应用方面也取得了一系列的成就。近年来，TiO₂、C₃N₄等光催化材料由于其无毒、高的化学稳定性、制备简单等优势成为光催化领域内的研究热门。然而，单独TiO₂、C₃N₄的半导体光催化材料存在太阳能利用率低和量子效率低这两个关键性的科学难题，限制了其潜在的工业应用。为此，设计和研发高量子效率和高太阳能利用率的光催化剂是目前和今后一段时期的光催化技术最前沿和最核心的问题。

铋基半导体材料作为新型光催化剂，由于其显著的光催化性能而引起研究界的广泛关注。氯氧化铋(BiOCl)是一种典型的Ⅴ-Ⅵ-Ⅶ族三元氧化物，由于其低毒、组成元素分布广泛、化学性质稳定、电子能带结构易于调控等特点，BiOCl近些年来被广泛应用于光催化领域的研宄。不仅如此，BiOCl具有独特的各向异性的层状结构，其在晶体生长过程中易于形成具有高暴露面的二维纳米片状结构。不同于其它半导体材料，BiOCl表面结构，包括特定晶面暴露和表面氧空位，易于调控，并且表现出很多新颖的晶面相关的物理化学性质和氧空位相关的光催化反应过程。所以，BiOCl及其衍生物(BiOBr、BiOI、Bi₃O₄Cl等)在光催化等领域，在过去10年里受到了广泛的关注。然而其在光催化方面也存在阻碍：较宽的带隙(3.2-3.5eV)使得它只能在紫外光下激发，而无法在可见光下激发，大大影响了其应用。

针对以上问题，大量的研究工作包括沉积贵金属Au、Pt，掺杂C、Fe元素等以及构筑异质结构BiOCl/Bi₂O₂CO₃等手段用于提高BiOCl的光催化性能，但是Au、Pt等贵金属元素价格昂贵，合成成本较高，且在合成工艺中通常要添加环境不友好的有机溶剂、表面活性剂等，制备过程复杂并且不环保。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种在可见光下具有高催化降解活性的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料及其制备方法，通过对氯氧化铋选择性将Ag@Ag₂O助催化剂负载在BiOCl的{001}晶面上，不仅可以增强BiOCl的光吸收能力，解决其仅在能够吸收紫外光的问题，还能促进光生载流子的分离，从而提高其在可见光的光催化能力。

具体的，本发明的技术方案为：一种在可见光下具有高催化降解活性的Ag@Ag₂O/BiOCl复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：