[发明专利]一种钨酸铜/铋酸铜复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种CuWO₄/CuBi₂O₄复合光催化剂的制备方法，属于光催化技术领域。所述的复合光催化剂具有强的可见光响应能力，在光催化有机污染物消除过程中具有高效的光降解活性，是一种极具应用潜力的光催化剂材料。该复合光催化剂的制备方法主要包括以下步骤：CuWO₄和CuBi₂O₄前驱体的制备；并将上述制备的两种前驱体以一定比例进行充分混合，采用热解混合前驱体法制备CuWO₄/CuBi₂O₄复合光催化剂。该复合光催化剂制备简单，适合大批量生产；所需原料丰富，成本低廉，在环境领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种钨酸铜CuWO₄/铋酸铜CuBi₂O₄复合光催化剂及其制备方法，尤其涉及一种具有高效可见光催化活性和高稳定性CuWO₄/CuBi₂O₄复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

太阳能具有清洁无污染、能量高和可再生利用的优势，是当前人类应对环境污染和能源短缺的重要选择之一。光催化可以利用光催化剂将太阳能转化为可存储的化学能，其具有环境友好、低成本以及反应温和等特点，是一种极具应用潜力的新型技术手段。目前，光催化技术广泛应用于能源与环境两大领域，如光解水制氢、光催化还原二氧化碳、空气净化和水污染治理等。在光催化反应过程中，当光催化剂吸收光后会产生光生载流子，而电子和空穴的复合在很大程度上影响光催化剂的活性。pn结复合光催化剂由于会在界面处形成pn结，从而导致在两种半导体界面处形成正、负空间电荷分列两边的偶极层，构建了一个从n型光催化剂指向p型光催化剂的内建电场，致使电子和空穴向反方向迁移，极大地提高电子空穴对的分离效率，成为提高光催化剂催化效率的重要手段。

CuBi₂O₄是一种尖晶石结构的p型窄带隙半导体，其禁带宽度为约1.5～1.8eV，具有特殊的磁学、介电和光电性质，光热稳定性好，导带位置高(-0.6eV)，光生电子具有强还原性。单组分CuBi₂O₄导电性差，导致载流子迁移率低(10^-3cm² V^-1S^-1)和扩散长度短(10～50nm)，光生空穴和电子复合严重，总体催化效率较低。因此，如何有效调控CuBi₂O₄载流子传输，是构筑具有高活性CuBi₂O₄光催化剂需要解决的核心问题。n型CuWO₄是一种典型的氧化型光催化剂，其带隙合适，具有强的可见光吸收能力，且价带较深，氧化矿化能力强。在本发明中通过简单热处理分解前驱体方法将钨酸铜原位负载在铋酸铜表面，利用复合物的构建充分发挥两组分的协同效应并利用钨酸铜与铋酸铜之间的pn结有效促进了光生载流子分离，显著提高光催化活性。该制备方法相比传统的水热原位生长，避免了其它常规制备方法中副产物钨酸铋的生成，是一种适合大规模产业化生产CuWO₄/CuBi₂O₄复合光催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CuWO₄/CuBi₂O₄复合光催化剂及其制备方法，本发明的目的通过以下技术步骤实现：

(1)CuBi₂O₄前驱体的制备：将硝酸铜、硝酸铋和氢氧化钠(优选摩尔比为1:2:9)溶解于适量去离子水中，经过搅拌进行液相反应，待离心、室温下空气中干燥，制备得到CuBi₂O₄前驱体。