[发明专利]Bi4

说明书

本发明公开Bi₄V₂O₁₁/g‑C₃N₄异质结光催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包括Bi₄V₂O₁₁和g‑C₃N₄，Bi₄V₂O₁₁占催化剂总重量的0.01～50％。催化剂的制备方法包括如下步骤：配方量的g‑C₃N₄粉末用乙二醇溶解，得到g‑C₃N₄溶液；随后加入硝酸铋和钒酸铵，搅拌，得到均匀的溶液；将溶液转入高压釜中热处理，得产物，洗涤、烘干，到Bi₄V₂O₁₁/g‑C₃N₄异质结光催化剂；Bi₄V₂O₁₁占催化剂总重量的0.01％～50％；铋元素和钒元素的摩尔比为1.5～2.5:1。本发明的光催化剂，具有优异的光催化活性，催化还原CO₂性能优异，催化寿命长。工艺简单，成本低。

技术领域

本发明属于g-C₃N₄光催化剂技术领域。具体涉及一种Bi₄V₂O₁₁/g-C₃N₄异质结光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

g-C₃N₄是一种半导体材料，能够作为光催化剂应用于有机污染物的光降解。g-C₃N₄的合成方法主要有热缩聚合成法，溶剂热合成法，电化学沉积法和固相合成法。其中热缩聚合成法主要是以尿素、三聚氰胺等为原料在400～600℃直接热缩聚得到。但以尿素为原料采用热缩聚合成法直接热缩聚得到的g-C₃N₄存在比表面积小，传质作用差，光生电子对复合严重等问题，影光催化活性。

Bi系化合物如BiOBr，BiMoO，BiTi2O，BiPO4和BiVO4等均可作为良好的光催化剂，Bi系化合物催化剂与g-C₃N₄复合后能够有效的抑制光生电荷的复合，且g-C₃N₄的稳定性提高。因此，现有技术中常采用Bi系化合物与g-C₃N₄复合，形成复合光催化剂。然而现有的复合光催化剂的制备方法中，通常先分别制备Bi系化合物与g-C₃N₄，然后再将二者复合。其中Bi系化合物的制备常采用传统的水热法处理。例如 CN108325554A公开了一种钒酸铋/石墨相氮化碳符合材料、其制备方法及用途，其制备方法：将表面活性剂与特定铋离子浓度的水溶液混合，得到溶液A；将酸处理后的石墨相氮化碳与特定钒离子的水溶液混合，得到溶液B；将溶液A加入到溶液B中，并控制铋钒摩尔比，得到混合液；再进行水热反应，得到钒酸铋/石墨相氮化碳复合材料。因此，现有的复合光催化剂的制备方法较为复杂，制备成本高，不利于工业化推广应用。且催化活性仍然欠佳，因此有待改进。

另外，现有的复合光催化剂主要用于有机污染物的光催化降解，例如降解水中的有机污染物，而用于降解大气污染物中CO₂的复合光催化剂较少，且催化活性不高，导致CO的产量偏低且采用。然而，近年来，化石燃料的不断开发和森林植被的严重破坏导致CO₂排放过量，从而使温室效应愈加严重，人类的生命安全受到更加大的威胁。为此，研发新型的g-C₃N₄结光催化剂以解决现有技术中的上述技术问题，十分必要。

发明内容