[发明专利]一种中空BiOCl@CeO

说明书

本发明公开了一种中空BiOCl@CeO₂纳米复合材料的制备方法及其应用，属于光催化领域。所述纳米复合材料由BiOCl与CeO₂组成，能够利用可见光有效降解水中有机污染物。该复合材料以碳微球为模版，在室温下通过化学共沉淀法合成C‑Ce(OH)₃前驱体，将制备的前驱体于高温煅烧后，得到CeO₂空心球。最后通过水热法制得BiOCl@CeO₂纳米复合材料。本发明工艺简单、原料易得，对设备要求较低，过程简易反应条件可控性强。所制备的中空BiOCl@CeO₂纳米复合材料具有优异的可见光利用效率，可用于降解废水中的有机物。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种中空BiOCl@CeO₂纳米复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

如今，环境污染和能源短缺是世界上两大突出挑战。可见光驱动的半导体多相光催化技术通过有效利用太阳能引起了广泛的关注。到目前为止，TiO₂仍然是光催化中研究最多，前景最好的半导体材料。然而，TiO₂在现实生活中的应用受到其对可见光的不响应及其在电子-空穴复合后消失的限制。因此，开发新颖有效的光催化剂已经迫在眉睫。

氧化铈(CeO₂)是一种重要的稀土氧化物，由于具有相对独特的晶体结构，高储氧和释氧能力以及强氧化还原性能，因此对各种有机染料污染物的降解具有优异的光催化性能(Ce³⁺/Ce⁴⁺)，环境友好，成本效率，因此成为光催化材料研究的热点之一。CeO₂的带隙接近TiO₂，CeO₂在紫外光下具有较高的光催化活性，但很难充分利用太阳能。因此，CeO₂的改性将拓宽光响应范围，大大提高光催化性能。

最近，铋基半导体光催化剂，如Bi₂WO₆，Bi₂O₂CO₃，Bi₂MoO₆，BiOX(X＝F，Cl，Br，I)，引起了极大的关注，由于它们对环境处理和水分解的高效可见光响应。特别是，卤氧化铋很有前景，因为它们具有独特的层状结构，可以有效地诱导光生电子-空穴对的分离。在卤氧化铋中，BiOCl由于其电学性质，独特的光学和有前景的应用，在光催化领域具有很大的应用前景。作为具有宽带隙的半导体，BiOCl仅吸收UV光，理论上不能在可见光下降解有机染料。因此，已经进行了许多努力以通过掺入金属离子或与其他半导体偶联来开发功能性BiOCl基可见光光催化剂。目前，基于BiOCl的耦合半导体材料得到了广泛的研究，因为异质结结构可以有效地减少光致电子-空穴对的复合，从而延长电荷载体的寿命，显示出更高的光催化活性。然而，对BiOCl@CeO₂复合材料的研究很少。

基于上述分析，一种工艺简单、原料易得，对设备要求较低，过程简易反应条件可控性强，具有优异的可见光利用效率，可用于降解废水中的有机物的中空BiOCl@CeO₂纳米复合材料是本行业急需的。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的第一个目的是将CeO₂和BiOCl结合起来改善CeO₂在可见光下的光催化活性是一种很好的方法。大量研究表明，光催化特性，如微观光学形貌，粒径，比表面积，对光催化降解效率有一定影响。其中，空心球和具有特殊结构的空心壳微球具有比表面积大，性能稳定的特点，内芯与外壳的相互作用也有利于光生电子孔的传输。而且，该结构可以通过芯和壳的多次反射更充分地吸收入射光，从而改善入射光的吸收；本发明的第二个目的是提供一种中空BiOCl@CeO₂纳米复合材料的制备方法，使复合材料的制备简便化、绿色化。