[发明专利]一种原位合成Bi4NbO8Cl/BiOCl/Nb2O5光催化剂的方法

说明书

本发明属于光催化材料合成及污水处理领域，具体公开了一种以NbCl₅为前驱体，在类钙钛矿Bi₄NbO₈Cl上原位合成Nb₂O₅和BiOCl的制备方法。其采用球磨‑煅烧法合成类钙钛矿材料Bi₄NbO₈Cl，再通过溶剂热原位合成引入Nb₂O₅和BiOCl。该复合光催化剂存在以下优点：引入的BiOCl成为电子捕获中心，降低光生载流子的复合机率；Bi₄NbO₈Cl的高稳定性和Nb₂O₅在水体环境中与有机物具有良好的亲和性，进一步提高光解有机污染物的效率。本发明所述的一种原位合成Bi₄NbO₈Cl/BiOCl/Nb₂O₅光催化剂的方法简单，以罗丹明B为目标降解物时显示出该Bi₄NbO₈Cl/BiOCl/Nb₂O₅光催化剂在利用太阳光处理水污染方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于无机复合材料制备及光解水污染技术领域，涉及一种光催化复合材料制备方法及其应用，具体涉及到一种Bi₄NbO₈Cl/BiOCl/Nb₂O₅复合光催化材料的制备及其光催化应用。

背景技术

近年来，全球能源危机和环境污染不断加剧，直接利用太阳光的光催化技术成为了研究热点，光催化处理废水中的有机污染物已成为了一种较为有效的治理水污染的手段之一。在这些光催化剂中，内部原子结构能产生自发极化电场的新型半导体光催化材料得到了人们越来越多的关注。由于材料内部原子空间结构的不同，导致材料拥有自发的偶极矩，形成自身内建电场，增加了载流子的分离效率。类钙钛矿氧化物Bi₄NbO₈Cl是由[Bi₂O₂]²⁺、[NbO₄]^3-、[Cl]^-离子层交替连接而成的层状半导体材料，它同时具有层状分子的极性且在可见光范围内有响应，因此Bi₄NbO₈Cl在光催化应用方面有着巨大的潜能。而BiOCl作为新型光催化材料近几年也成为领域研究热点。其晶体结构与Bi₄NbO₈Cl中部分结构类似，由沿c轴方向的双Cl^-离子层和[Bi₂O₂]²⁺层交错排列而成。因为Bi₄NbO₈Cl和 BiOCl具有相似的晶格，所以当它们通过在晶体结构中交替生长时界面处会存在比较小的应变力，这表明BiOCl相外延生长在Bi₄NbO₈Cl上比较容易。([1]朱蕾.TiO₂的掺杂改性及Bi(Nb)OCl体系光催化剂的研究[D].上海交通大学,2009. [2]倪光达.光催化材料Bi₄NbO₈Cl的合成及性能研究[D].昌吉学院,2018.[3]H. Fujito,H.Kunioku,D.Kato,H.Suzuki,M.Higashi,H.Kageyama,R.Abe,Layered Perovskite Oxychloride Bi₄NbO₈Cl:A Stable Visible LightResponsive Photocatalyst for Water Splitting,J.Am.Chem.Soc.138(2016)2082-2085.[4]L.Yosefi,M. Haghighi,Sequential precipitation design of p-BiOCl-p-Mn₃O₄ binary semiconductor nanoheterojunction with enhanced photoactivity foracid orange 7 removal from water, Ceram.Int.45(2019)8248-8257.[5]J.Xie,N.Guo,A.Liu,Y.Cao,J.Hu,D.Jia, Simple solid-state synthesis of BiOCl/Bi₂O₂CO₃heterojunction and its excellent photocatalytic degradation of RhB,J.Alloy.Compd.784(2019)377-385.)