[发明专利]一种原位生长制备β-Bi2

说明书

本发明公开了一种原位生长制备β‑Bi₂O₃/g‑C₃N₄纳米复合光催化剂的方法，属于光催化剂制备技术领域。该方法是以三聚氰胺和尿素为原料，高温煅烧得到g‑C₃N₄，之后将g‑C₃N₄分散在溶有硝酸铋的乙二醇溶液中，经过一定时间的溶剂热处理，冷却后经过洗涤、离心、干燥等步骤，最终得到β‑Bi₂O₃/g‑C₃N₄复合光催化剂。本发明制得的纳米复合光催化剂制备工艺简单，用于可见光下光催化降解污水中的甲基橙和盐酸四环素等有机污染物，降解效率高。

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，具体是一种原位生长制备β-Bi₂O₃/g-C₃N₄纳米复合光催化剂的方法。

背景技术

太阳能是一种来源稳定、可持续使用的清洁能源，半导体光催化技术可以实现在温和条件下将太阳能转化为化学能的目的，自从1972年科学家们发现二氧化钛在紫外光下能分解水产氢以来，这一技术已经有了长足的发展，在光解水制氢、光还原二氧化碳、光降解有机污染物、光灭活病毒等领域得到了广泛的关注。然而，在太阳光中，紫外光只占4％左右，而可见光占了43％，因此为了更充分的利用太阳能，发展能响应可见光的半导体材料是十分迫切的。

石墨相氮化碳g-C₃N₄是一种理想的可见光驱动光催化剂，具有合成简单、无毒、性质稳定等特点，但是受限于光吸收能力弱和光生载流子复合严重的问题，使得g-C₃N₄难以实际应用。氧化铋是铋系半导体材料中重要的成员，有六种不同的晶相，其中β-Bi₂O₃禁带宽度为 2.6eV，呈交联纳米片状，相对于其他的晶相拥有更窄的禁带宽度和更加规则的形貌。构建异质结是提高半导体材料光催化性能的有效方法，不仅可以提高光吸收的能力，还能有效的抑制光生载流子之间的复合，目前构建β-Bi₂O₃/g-C₃N₄异质结的报道较少，且都是通过“预合成+物理组装”的方法得到，异质结并不牢固，光催化性能提升有限，因此采用新的制备方法来获得β-Bi₂O₃/g-C₃N₄异质结非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位生长制备β-Bi₂O₃/g-C₃N₄纳米复合光催化剂的方法，该方法制得的β-Bi₂O₃/g-C₃N₄纳米复合材料具有可见光催化性能，2h在可见光下对甲基橙MO溶液的降解率可达到99％，2.5h在可见光下对盐酸四环素TC-HCl溶液的降解率可达到93％。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种原位生长制备β-Bi₂O₃/g-C₃N₄纳米复合光催化剂的方法，包括如下步骤：

(1)按质量比为1:1-1:4取尿素和三聚氰胺共10g混合均匀，在马弗炉中550℃煅烧2h，自然冷却后得到块状g-C₃N₄，研磨成粉状以备用；

(2)取质量为0.2500g-1.000g的硝酸铋，加入50ml乙二醇，剧烈搅拌1h，使硝酸铋完全溶解；

(3)称取0.932g(1)中制得的g-C₃N₄加入(2)中，剧烈搅拌1h，超声处理30min；