[发明专利]一种复合纳米光催化剂CDs-N-BiOCl及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及光催化水处理技术领域，具体公开了一种复合纳米光催化剂CDs‑N‑BiOCl及其制备方法与应用。所述制备方法为将CDs(碳量子点‑Carbon dots)溶于无水乙醇中，加入N掺杂的BiOCl前驱体，加热搅拌干燥后在高温下煅烧得到最终产物复合纳米光催化剂CDs‑N‑BiOCl。本发明采用的制备方法工艺简便、高效经济，制备出的CDs‑N‑BiOCl光催化剂可以很好的响应可见光，具有优异的电子空穴对分离效率，在可见光照射和过硫酸盐存在的条件下，光催化降解BPA的效率显著提高。

技术领域

本发明涉及光催化水处理技术领域，具体地说，涉及一种用于光催化降解污染物的碳量子点(CDs)与氮(N)共掺杂的氯化氧铋(BiOCl)复合纳米光催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

光催化技术是绿色环境友好型技术，且可以充分利用太阳能，具有低成本、无污染等优点，光催化剂作为其中的关键得到了广泛的关注。

氯化氧铋(BiOCl)是一种高度各向异性的层状结构半导体，具有特殊的层状架构，这种结构有利于光催化过程中的光生载流子的转移，并降低电子和空穴的复合。除此之外，BiOCl的禁带宽度较宽，约为3.35eV，吸收边为370nm，为紫外型光催化剂。由于其特殊的层状结构、合适的禁带宽度和高化学稳定性使得BiOCl具有很好的光催化活性。

碳量子点(CDs)是具有荧光性质的新型纳米碳材料，由分散的类球状碳颗粒组成，尺寸在10nm以下。相对于其他金属量子点，CDs具有化学稳定性高，无光漂白和光腐蚀现象，以及低生物毒性和良好的生物兼容性等。此外，研究发现碳量子点既是电子受体也是给电子体，具有良好的电子接受和转移能力，从而减少光生电子空穴对的复合几率。CDs的另一个重要性质是转换荧光性，其能吸收长波长光子并发射短波长光子，并将这部分短波长光子释放给吸光范围较窄的材料以拓宽其吸光范围。这些优异的性质使CDs在光催化领域受到越来越多的重视。

由于BiOCl的禁带宽度较大，导致其对可见光的利用率很低，限制了其在可见光光催化领域的应用。氮(N)掺杂BiOCl在其价带顶部形成N掺杂能级，可有效缩短BiOCl的带隙宽度，从而扩大了可见光吸收范围。在此基础上引入CDs，借助于CDs的优异性能进一步扩大可见光响应范围和降低光生电子空穴对的复合几率。而目前还没有报道一种简便、高效且经济的CDs-N-BiOCl光催化剂的制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种复合纳米光催化剂CDs-N-BiOCl及其制备方法与应用。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种复合纳米光催化剂CDs-N-BiOCl的制备方法，将CDs固体颗粒溶于无水乙醇，向其中加入N掺杂BiOCl(N-BiOCl)前驱体，持续加热并搅拌直到无水乙醇全部挥发，将所得粉体在300℃煅烧得到CDs-N-BiOCl，优选煅烧3小时。

进一步地，所述CDs固体颗粒和N掺杂BiOCl前驱体的质量比控制在1:(4～20)之间，加热搅拌的温度为40℃。

进一步地，所述CDs固体颗粒的制备方法为：将柠檬酸和尿素以(2～3):1的质量比溶于去离子水中，转移至反应釜中在180℃下水热合成反应8小时，冷却至室温后，将反应产物离心取上清液，进行真空冷冻干燥，即得；