[发明专利]一种钼酸铋/碳柔性膜光催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种钼酸铋/碳柔性膜光催化材料及其制备方法与应用。所述钼酸铋/碳柔性膜光催化材料的微观形貌为不规则的钼酸铋纳米颗粒和/或不规则的钼酸铋纳米棒负载在碳纳米纤维的表面。所述碳纳米纤维的直径为100～200nm，碳纳米纤维的长度为5～20μm，所述不规则的钼酸铋纳米颗粒的直径为20～90nm，不规则的钼酸铋纳米棒直径为20～70nm，不规则的钼酸铋纳米棒长度为30～600nm。本发明提供的钼酸铋/碳柔性膜具有更好的光催化活性和光催化降解性能，特别对四环素的降解率可达97％以上。同时形貌均一、连续性好、绿色无污染，并且具有柔韧性，整体宏观为薄膜状，比粉末材料更容易回收和重复利用，可以有效降低成本，提升经济效益。

技术领域

本发明涉及一种钼酸铋/碳柔性膜光催化材料及其制备方法与应用，属于无机光催化材料技术领域。

背景技术

近年来，随着工业化进程的加快和社会经济的飞速发展，人们对能源的需求不断增加，由此导致的能源危机和环境污染问题越来越严重。其中，环境污染问题中的水体污染严重破坏了生态平衡，威胁着人类的生存环境与生命健康，因此，对水体污染的控制和治理已经成为人类社会亟需解决的重大问题之一。半导体光催化技术因其反应条件温和、稳定高效、无二次污染等优点，是解决水体污染问题的有效方法之一。

1972年，藤岛昭和本多建一发现在光照条件下可以利用TiO₂将水光解产生氧气和氢气。因此，TiO₂被人们广泛研究，迄今为止已经报道了多种基于TiO₂的光催化剂。但是，TiO₂是一种典型的宽带隙半导体，其禁带宽度较大，仅对紫外光有响应，而紫外光仅占太阳光谱的4％左右，因此，TiO₂对太阳光的利用率很低，同时，TiO₂光催化剂还存在量子效率低、光生载流子复合率高等缺点，这都限制了它的应用。因此，开发具有可见光响应的窄带隙半导体光催化剂是非常有必要的。

Bi₂MoO₆是一种典型的Aurivillius相类钙钛矿半导体材料，其禁带宽度大约为2.70eV，能有效利用太阳光中的可见光，并且其优异的稳定性、低成本、无毒等优点使其成为光催化领域的研究热点。尽管Bi₂MoO₆具有很多优点，但其仍存在光量子效率差、光生载流子复合率高等缺点，限制了其实际应用。因此，可以通过改性的方法改善其缺点，常见的改性方法有形貌调控(参见：Sensors and Actuators B:Chemical,2018,277,312-319)、离子掺杂(参见：Molecular Catalysis,2017,433,301-312)、贵金属负载(参见：MaterialsScience in Semiconductor Processing,2015,34,175-181)、半导体复合(参见：ChemicalEngineering Journal,2021,403,126328)等。

中国专利文献CN105879855A公开了一种石墨烯-γ-钼酸铋纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将石墨烯，硝酸铋和乙二醇一起溶剂热反应，再经过滤、洗涤、烘干得石墨烯-乙二醇铋复合物；2)将所得复合物均匀分散在钼酸钠水溶液中，调节所得溶液体系的pH值为0-3，然后进行水热反应，再经过滤、洗涤、烘干得石墨烯-γ-钼酸铋纳米复合材料。但该专利制备的石墨烯-γ-钼酸铋纳米复合材料为粉末，而粉末材料在溶液中的分离比较困难，不利于Bi₂MoO₆光催化剂的回收利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钼酸铋/碳柔性膜光催化材料及其制备方法与应用。本发明的钼酸铋/碳柔性膜光催化材料中的钼酸铋同时具有低温相和高温相，能有效的分离光生载流子，同时，碳不仅具有强的吸附性，还能加快光生电子的传输速率，进一步提高其光催化性能。

术语说明：

纺丝接收距离：静电纺丝针头到接收装置的距离。