[发明专利]一种锶铋氧-碳酸锶复合光催化剂及其制备方法和催化还原六价铬的应用

说明书

本发明提供了一种锶铋氧‑碳酸锶复合光催化剂及其制备方法和催化还原六价铬的应用，涉及无机纳米光催化材料技术领域。本发明提供的锶铋氧‑碳酸锶复合光催化剂从化学组成上为(Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇‑SrCO₃复合光催化剂；所述复合催化剂中锶铋氧和碳酸锶的摩尔比为(0.5～4):1。本发明提供的锶铋氧‑碳酸锶复合光催化剂催化效率极高且稳定性好。实施例结果表明，本发明提供的锶铋氧‑碳酸锶复合光催化剂在可见光下进行光催化还原六价铬，反应36min六价铬的还原率可达94％，在经过4次循环后六价铬还原率可达到77％。本发明提供了所述锶铋氧‑碳酸锶复合光催化剂的制备方法，过程简单且产品纯度高。

技术领域

本发明涉及无机纳米光催化材料技术领域，特别涉及一种锶铋氧-碳酸锶复合光催化剂及其制备方法和催化还原六价铬的应用。

背景技术

随着经济和工业的高速发展，能源危机和环境污染问题日益突出，许多新的技术被应用于环境的治理以及新能源的开发。半导体光催化技术可以将低密度太阳能通过光化学反应转化为化学能，并具有低成本、低温深度反应、操作简单、环境友好等优点，作为一种绿色能源技术在新能源开发和环境治理方面表现出广阔的应用前景，成为目前最活跃的研究方向之一。近年来，人们相继开发了一系列新型高效的可见光半导体光催化剂。大量的研究表明，铋系半导体氧化物如BiVO₄，Bi₂WO₆，BiOX(X＝Cl,Br,I)等因其具有独特的晶体结构和适中的带隙表现出优异的可见光响应光催化活性。通过掺杂、复合、敏化等改性手段可进一步提高光催化材料的光催化性能。其中，采用宽窄半导体耦合形成异质结，不仅能拓宽光响应范围，而且能有效促进光生电子和空穴的分离，大幅提高半导体光催化材料的光催化活性，是当前光催化改性的一种重要手段。

具有烧绿石结构类型的锶铋氧((Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇)是一种同时含三价铋(Bi³⁺)和五价铋(Bi⁵⁺)混合价态的特殊化合物。考虑到锶铋氧 (Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇与另一光催化材料Bi₂Sn₂O₇结构的相似性，并与Bi₂O₄相仿同时包含Bi³⁺和Bi⁵⁺混合价态，可以预期锶铋氧(Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇作为一种候选铋系光催化材料有其应用潜力，但迄今为止锶铋氧(Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇相关的光催化活性研究报道涉及人甚少。最近的实验研究(Mater.Res.Bull.2019, 118,110484)表明，锶铋氧(Sr_0.6Bi_0.305)₂Bi₂O₇的带隙较窄，约为1.3eV，有强的可见光响应，但光生电子和空穴较易复合，导致其光催化活性相对较低。

碳酸锶(SrCO₃)是国民经济发展不可或缺且成本低廉的工业原料，广泛用于玻壳玻璃、磁性材料、锶盐制备、金属冶炼等方面，但在光催化领域的研究报道相对较少，这主要是因为SrCO₃的带隙较大(4.6～4.8eV)，不能响应可见光，只能被太阳光中极少部分波长的光激发，光催化效率低下。

发明内容