[发明专利]一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料的制备方法

说明书

本发明涉及半导体材料的制备，旨在提供一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料的制备方法。包括：将铜盐和铋盐溶解于尿素水溶液中，混合均匀获得蓝白色的前驱体溶液；将氢氧化钠溶液逐滴加入到前驱体溶液中，获得墨绿色的前驱体悬浊液；水热反应后冷却，将棕黑色沉淀离心、干燥，得到可见光催化材料。本发明获得的微球由纳米棒自组装而成，直径更小、材料的比表面积更大，能够为光催化反应提供更多的反应位点，有利于提高光催化反应效率。本发利用尿素在水热反应过程中的分解反应，产生的气体分子在球内部形成内应力使微球变得松散，增大材料比表面积。同时，气体分子逃逸过程中在材料表面形成微孔，促进光生载流子分离，提高光催化反应效率。

技术领域

本发明涉及半导体材料的制备，特别涉及一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料的制备方法。

背景技术

半导体材料可以作为催化剂应用于光催化领域中，在室温下就可以降解环境污染物，且没有二次污染，具有十分良好的应用前景。目前商业化应用的传统TiO₂材料存在可见光利用率不高的缺点，使得它光催化效率较低。因此，禁带宽度较窄，具有可见光响应能力的金属氧化物CuBi₂O₄获得了大量关注。现有技术主要是利用水热法获得微米棒状的CuBi₂O₄材料，然而这种材料由于直径在数十微米左右，存在比表面积小，光生载流子分离能力较低的缺点，限制了其光催化性能的提升。

为此，本发明提出采用尿素辅助水热法，通过实验原料的配比的设计，制备出直径为1μm左右的CuBi₂O₄微球，大大提升了材料的比表面积，实现了一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料CuBi₂O₄的制备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种阶层结构复合氧化物可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备含有Cu²⁺和Bi³⁺的前驱体溶液；

按Cu²⁺与Bi³⁺的摩尔比为1∶2取铜盐和铋盐，一并溶解于0.0125～0.25mol/L的尿素水溶液中，控制Cu²⁺的浓度为0.025～0.1mol/L；在密封条件下磁力搅拌20～40min使其混合均匀，获得蓝白色的前驱体溶液；

(2)制备前驱体悬浊液：

取浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液，在室温和搅拌条件下将其逐滴加入到前驱体溶液中，氢氧化钠溶液与前驱体溶液的体积之比为1∶10～1∶4；在室温下继续搅拌1.5～3h，获得墨绿色的前驱体悬浊液；

(3)制备阶层结构CuBi₂O₄微球：

将前驱体悬浊液转移至反应釜中，在180℃下水热反应4～12h；反应结束后在空气中冷却到室温，将所得的棕黑色沉淀离心、干燥，得到的CuBi₂O₄微球即为阶层结构复合氧化物可见光催化材料。

本发明中，所述步骤(1)中，所述铜盐是CuCl₂、Cu(NO₃)₂或CuSO₄中的至少一种。

本发明中，所述步骤(1)中，所述铋盐是BiCl₃、Bi(NO₃)₃或Bi(CH₃COO)₃中的至少一种。

本发明的实现原理：