[发明专利]一种氮掺杂γ-Bi2

说明书

一种氮掺杂γ‑Bi₂MoO₆光催化剂的制备方法，涉及光催化剂材料制备技术领域。首先利用钼酸钠和硝酸铋采用蒸汽热法制备γ‑Bi₂MoO₆，然后通过尿素CH₄N₂O掺杂氮元素，并采用蒸汽热法制备得到氮掺杂γ‑Bi₂MoO₆光催化剂。本发明以尿素为氮源，制备一种氮掺杂γ‑Bi₂MoO₆光催化剂，制备方法选用的原料安全易得，工艺步骤简单，无污染，对设备要求低。制备的氮掺杂γ‑Bi₂MoO₆光催化剂能够有效降解亚甲基蓝溶液，具有较高的光催化活性，可以多次重复使用。

技术领域

本发明涉及光催化剂材料制备技术领域，具体是涉及一种氮掺杂γ-Bi₂MoO₆光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化技术是目前最有前景的环境污染处理方法。所谓的光催化指的是采用半导体材料作为催化剂，在光照驱动下进行环境友好的催化反应。即在一定的波长条件下，半导体材料发生光生载流子分离现象，其中的光生电子(或空穴)与离子(或者分子)结合，生成具有氧化性(或还原性)的活性自由基。这种活性自由基能够将有机物大分子降解为CO₂、H₂O和无机离子等小分子物质。整个过程无二次污染，降解程度高。

铋系光催化剂由于在可见光范围内具有明显的吸收效应，已成为近年来光催化领域内的一个重要体系。其中，γ-Bi₂MoO₆是具有最简单的层状奥里维里斯(Aurivillius)型结构的氧化物，其中的变形八面体MoO₆夹在(Bi₂O₂)²⁺层之间组成一种独特的钙钛矿层状结构。这种结构有利于光捕获及光生载流子的传递，且能够通过层间分子或离子的变化进一步调节光催化性能。同时，由于Bi离子的6s和O的2p之间存在轨道杂化，导致其价带位置较高，禁带宽度相对较窄(2.5-2.8eV之间)。该材料最大的吸收波长大约为491nm，因此在可见光范围内也具有较明显的光吸收效应和较好的潜在可见光催化活性。尤其在有机污染物的降解方面，γ-Bi₂MoO₆表现出优异的可见光催化性能，因此该材料在环境污染的治理方面具有良好的潜在应用价值。

目前已通过一些方法制备出不同形貌的γ-Bi₂MoO₆，主要包括蒸汽热法、煅烧法、共沉淀法，其中蒸汽热法被认为是尺寸和形貌可控的无机材料的合成方法。为了进一步提γ-Bi₂MoO₆的光催化活性，人们做了较多的研究工作。比如，形貌的控制、元素掺杂、与窄带隙半导体复合、贵金属或量子点表面修饰以及暴露晶面调控等。例如，人们已经采用了各种方法制备不同维度的(1D,2D,3D)的γ-Bi₂MoO₆材料，让光生电子-空穴得以迅速分离。并且在此基础上通过掺杂或者是引入缺陷能级来阻止光生电子-空穴的复合。因此，在环保无污染、低成本的条件下制备一种氮掺杂γ-Bi₂MoO₆光催化剂，使其光催化活性相比γ-Bi₂MoO₆有所提高，同时解决回收困难等问题都具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种氮掺杂γ-Bi₂MoO₆光催化剂的制备方法，以尿素为氮源，获得的氮掺杂γ-Bi₂MoO₆光催化剂具有较高的光催化活性，可以多次重复使用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：