[发明专利]一种Bi4

说明书

本发明提出了一种Bi₄O₅Br₂自组装空心花球的制备方法，其是以乙二醇和乙醇为溶剂，五水硝酸铋为铋源，溴化钾为溴源，在水热反应釜中保持一定的温度和时间即可制得。本发明利用简单溶剂热法通过调节反应原料比例制备了富铋的形貌新颖的Bi₄O₅Br₂空心花球，富铋策略提高了导带底的位置，使Bi₄O₅Br₂具有更强的还原能力，同时Br 4p和O 2p的杂化使Bi₄O₅Br₂的能带更加离散，从而促进了光催化过程中的电荷转移。由于具有中空结构，在Bi₄O₅Br₂中还实现了比表面积大、活性位点多、光吸收和载流子分离效率增强等独特特性，其独特的结构和组成特征使空心花球Bi₄O₅Br₂在太阳光照射下具有比BiOBr和实心Bi₄O₅Br₂更高的光催化CO₂还原活性。

技术领域

本发明涉及化学物质的制备，具体涉及一种Bi₄O₅Br₂自组装空心花球的制备方法，本发明还涉及Bi₄O₅Br₂在光催化还原CO₂方面的应用。

背景技术

能源是人类生存与社会发展的基础。现如今，在能源结构中传统的化石能源仍处于主导地位，但由于化石能源的有限性和不可再生性，不久的将来全球将面临资源枯竭的问题。因此对新能源的开发与利用已成为研究热点。其中，太阳能具有其无穷无尽的特点成为研究焦点，而光催化技术就是将半导体光催化材料在光照下利用太阳能将其转化为化学能和电能，可以进行分解水制H₂，光催化固氮、CO₂还原等反应使其在新能源领域显示出独特的优势。

具有各向异性三明治结构的BiOX（X=Cl, Br, I）基光催化剂是近年来最有发展前途的用于CO₂还原的光催化剂之一。然而，在BiOX中也存在一些不足，如价带杂化较少，导带底位置较低，从而阻碍了BiOX催化碳氢化合物生成。为了优化转换效率，有效的方法之一是调整BiOX的能带位置。由于BiOX的价带和导带是来源于Bi或O元素p态或sp态，BiOX中的Bi和O含量在能带调节中起着至关重要的作用。提高BiOX中Bi和O含量的富铋策略会引起sp轨道杂化程度增加，同时导带底位置提升，有利于电荷转移和还原性能增加，从而提高其光催化活性。除了本征结构和表面性质外，材料的形貌也是影响其性能的一个关键因素。由于BiOX为层状结构，一般倾向于形成片状形貌，另外通过改变溶液pH和反应溶剂，容易长成棒状和三维分级结构形貌，相比于一维纳米棒和二维纳米片，由纳米片自组装三维分级结构具有更大的比表面积和优良的光催化活性。另外，构建三维空心微球结构，可以为利用光的多重反射提供充分的内部空间，有利于提高光吸收。综合考虑，富铋和空心的协同结构是提高CO₂转化率的一种有效途径。微乳液法和牺牲模板法是常用的合成中空微球的方法，但是这些方法往往成本高且费时又费力，这限制了它的实际应用。因此，开发一种简单的合成富铋卤氧铋空心微球的方法是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种运用溶剂热法制备形貌新颖的Bi₄O₅Br₂空心花球的方法，该方法所需设备简单，操作简便,制备的Bi₄O₅Br₂具有比BiOBr和实心Bi₄O₅Br₂更高的光催化CO₂还原活性。