[发明专利]一种银/酞菁铜/钼酸铋柔性光催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种银/酞菁铜/钼酸铋柔性光催化材料及其制备方法与应用，所述银/酞菁铜/钼酸铋的微观形貌为在钼酸铋纳米纤维表面负载不规则的酞菁铜纳米片，并在酞菁铜/钼酸铋纳米纤维表面负载银颗粒。本发明的钼酸铋纳米纤维同时具有低温相和高温相，构成同质异相结，能促进光生载流子的分离；负载酞菁铜后有效的拓宽了其光响应范围，能更加高效的利用可见光；负载银颗粒后不仅能拓宽可见光的吸收范围，还能促进光生电子空穴对的分离。将银/酞菁铜/钼酸铋粘在柔性导电胶带上后不仅使得催化剂的光催化性能得到进一步提升，而且有利于催化剂的循环利用，极大地降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种银/酞菁铜/钼酸铋柔性光催化材料及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。

背景技术

近年来，随着工业化和城市化的快速发展，能源危机和环境污染已经成为人类所面临的全球性问题。其中，水体污染威胁着环境的可持续发展和人类的身体健康，因此，对水体污染的控制和治理是人类社会急需解决的重大问题之一。半导体光催化技术因其具有反应条件温和、稳定高效、环境友好等优点被认为是一种去除水中有机污染物的有效方法。

二氧化钛(TiO₂)作为一种具有广泛应用前景的半导体材料，因其具有低成本、低毒性、优良的光催化活性和光化学稳定性等优点而备受关注。但TiO₂的带隙较宽(～3.2eV)，只能吸收约占太阳光谱4％的紫外光，对太阳光的利用率低。因此，需要开发一种具有可见光响应的窄带隙半导体光催化剂。

钼酸铋(Bi₂MoO₆)是一种Aurivillius相类钙钛矿半导体材料，其禁带宽度较窄(2.5～2.8eV)，能有效利用太阳光谱中的可见光，并且Bi₂MoO₆具有独特的层状结构、低成本、无毒等优点，因此被人们广泛研究。然而，单一钼酸铋仍然存在太阳光利用率低，其光生载流子的复合率高、传输速率低等缺点，使得其量子产率低，限制了其光催化效率。金属酞菁作为一种有机半导体，与Bi₂MoO₆复合后能够有效的拓宽光吸收范围，提高光催化性能。例如专利文件CN 106964407 A公开了一种酞菁铜/γ-钼酸铋复合纳米纤维光催化材料及其制备方法与应用，以钼酸铵、五水硝酸铋、柠檬酸、无机酸和聚乙烯吡咯烷酮为主要原料制备可纺性前驱体溶胶，利用静电纺丝技术将上述前驱体溶胶电纺成凝胶纤维，经煅烧处理得到γ-钼酸铋纳米纤维；然后通过溶剂热法将酞菁铜负载到γ-钼酸铋纳米纤维表面，制备得到酞菁铜/γ-钼酸铋复合纳米纤维光催化材料。该专利制备的酞菁铜/γ-钼酸铋的光催化性能相比于γ-钼酸铋得到了极大的提升，但该专利制备的酞菁铜/γ-钼酸铋降解10mg/L的罗丹明B需要加入催化剂的量较多(60mg)且光催化降解时间较长(4～4.5h)。因此，还可以继续对其改性以进一步提升光催化性能。

通过沉积贵金属银纳米粒子是一种提升光催化活性的有效方法。因为贵金属银纳米粒子具有表面等离子共振效应且在可见光范围表现出光吸收，因此，将贵金属银与半导体复合不仅可以有效的拓展半导体的光响应范围，还能有效的抑制光生电子空穴对的复合，从而提高光催化活性。

此外，常规的粉末类催化剂较难回收，不利于循环利用。而将粉末类催化剂粘在柔性的导电胶带上后克服了粉末回收困难的问题，减少了催化剂的损耗，有利于催化剂的循环利用，而且导电胶带还有利于电子传输，从而促进了光生电子空穴对的分离，使得催化剂的光催化性质得到进一步的提升。因此，引入导电胶带这一柔性基质不仅提升了催化剂的性能，还有利于催化剂的回收和循环利用。

发明内容

一种银/酞菁铜/钼酸铋柔性光催化材料及其制备方法与应用。本发明的钼酸铋纳米纤维同时具有低温相和高温相，构成同质异相结，能促进光生载流子的分离；负载酞菁铜后有效的拓宽了其光响应范围，能更加有效的利用可见光；负载银颗粒后不仅能拓宽可见光的吸收范围，还能促进光生电子空穴对的分离。将银/酞菁铜/钼酸铋粘在柔性导电胶带上后不仅使得催化剂的光催化性能得到进一步提升，而且有利于催化剂的循环利用，极大地降低了生产成本。