[发明专利]一种BiOBr-Mo掺杂BiVO4

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种BiOBr‑Mo掺杂BiVO₄‑碳纳米管的复合材料，BiOBr纳米晶自组装生成BiOBr中空微球，并均匀的生成在碳纳米管表面，与Mo掺杂BiVO₄纳米花复合，得到BiOBr‑Mo掺杂BiVO₄‑碳纳米管的复合材料，两者界面之间形成p‑n异质结结构，当光辐射在异质结上时，BiOBr和Mo掺杂BiVO₄各自产生光生电子和空穴，由于两者形成p‑n异质结结构，产生内建电场，同时导电性优异的碳纳米管作为电子受体，实现高效的光生载流子分离，显著减少了光生电子和空穴的重组，从而将水还原成氢气和氧化成氧气，具有优异的光催化分解水制氢活性。

技术领域

本发明涉及光催化产氢技术领域，具体为一种BiOBr-Mo掺杂BiVO₄-碳纳米管的复合材料及应用。

背景技术

近年来工业的快速发展，过度消耗了大量的化石燃料，引起的能源危机和环境污染已经不容忽视，开发清洁能源刻不容缓，其中氢气是一种清洁环保能源，并且燃烧热值高、燃烧速度快，是最具有应用前景的清洁能源，然而对于氢气的制取、存储、运输等问题难以有效解决，目前对于氢气的制取主要方法使电解水制氢、水煤气法制氢、甲烷制氢法等。

光解水产氢气是近年来发展迅猛的一项制氢方法，主要是利用光催化剂上受到光照时，其电子吸收能量受到激发，从价带跃迁到导带，而空穴留在价带上，实现光生电子和空穴的分离，从而与水反应生成氢气和氧气，铋基化合物如BiVO₄、Bi₂S₃、Bi₂O₃、BiOBr、Bi₂MoO₆具有良好的光化学活性，在光催化降解、光催化产氢等领域具有重要的应用，因此开发新型高效的铋基光催化剂产物热点研究，但是传统的BiVO₄基光催化剂的导带电位过低，产生的光生电子和空穴的迁移能力较弱，容易发生重组，严重影响了其光催化产氢的性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种BiOBr-Mo掺杂BiVO₄-碳纳米管的复合材料及应用，解决了BiVO₄基光催化剂的光生电子和空穴容易重组，光催化产氢活性较低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种BiOBr-Mo掺杂BiVO₄-碳纳米管的复合材料，所述BiOBr-Mo掺杂BiVO₄-碳纳米管的复合材料的制法如下：

(1)向烧杯中加入蒸馏水和冰醋酸，加入Bi(NO₃)₃、Na₃VO₄和Na₂MoO₄，搅拌溶解后，加入氢氧化钠调节溶液pH至8-9，再加入十二烷基磺酸钠，将溶液转移进水热反应釜中，进行水热反应，离心分离除去溶剂，蒸馏水和乙醇洗涤产物并干燥，得到Mo掺杂BiVO₄纳米花。

(2)向烧杯中加入盐酸溶液和BiBr₃，搅拌溶解后加入聚乙烯吡咯烷酮和柠檬酸钠，置于水浴锅中，搅拌进行水浴反应，过滤溶剂，蒸馏水和乙醇洗涤产物并干燥，得到BiOBr中空微球。

(3)向烧杯中加入蒸馏水、BiOBr中空微球、Mo掺杂BiVO₄纳米花和碳纳米管，超声分散后将溶液真空干燥，固态混合产物置于电阻炉中，在空气氛围中焙烧，得到BiOBr-Mo掺杂BiVO₄-碳纳米管的复合材料。