[发明专利]一种Z型Bi2

说明书

本发明公开了一种Z型Bi₂WO_6‑x/ZnIn₂S₄复合光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化技术领域。本发明通过采用分步合成法，先制备了含空位的Bi₂WO_6‑x，然后在Bi₂WO_6‑x纳米片原位生长ZnIn₂S₄纳米片，根据含空位缺陷Bi₂WO₆表面容易实现功能化，制备了S^2‑键连的Z型Bi₂WO_6‑x/ZnIn₂S₄复合光催化剂。该Bi₂WO_6‑x/ZnIn₂S₄复合光催化剂的活性以及稳定性高，在可见光照下，对污染物盐酸四环素和甲基橙具有良好的降解效率，且重复性能好，能多次循环使用，在解决水环境污染方面以及光催化分解水产氢等领域有着广阔的应用前景。本发明的制备方法简单，反应条件温和，成本低廉，合成的Bi₂WO_6‑x/ZnIn₂S₄复合光催化剂产率和纯度较高，适合大范围生产。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种Z型Bi₂WO_6-x/ZnIn₂S₄复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

水污染问题导致持续的环境恶化，严重威胁着生态环境、水生生物和人类的健康。造成水污染的主要原因包括工业产生的有害有机染料和抗生素。盐酸四环素是制药厂废水的主要成分之一，通常化学稳定性较好，但水中的盐酸四环素浓度过大会带来一系列的环境问题，如导致耐药微生物的形成和破坏生态平衡。甲基橙是水溶性有机阴离子染料的代表，可生化性能差，具有潜在的致癌、致畸性和致突变的特性，对生态环境和人类的危害极大。

光催化技术作为一种高效，经济，环境友好型的高级氧化技术，被认为是解决环境问题的理想方式之一。光催化材料具有高的比表面积和有序的介孔层，有利于污染物在介孔层内的吸附和后续的光催化降解，从而更好地满足高效去除污染物的要求。光催化剂产生的活性组分(·OH、·O₂^-、h⁺、e^-)能立即与吸附的污染物发生反应，恢复其再生吸附能力，达到持续去除污染物的能力。

钨酸铋(Bi₂WO₆)作为最简单的具有(Bi₂O₂)_n(WO₄)_n交替结构且同时含有WO₆钙钛矿组分的Aurivillius型成员，由于其特殊的分层级结构，材料表面容易形成氧空位。通过引入表面空位到Bi₂WO₆(Bi₂WO_6-x)不仅能作为的“电子陷阱”捕获电子，同时调控了Bi₂WO₆禁带宽度，拓宽了其可见光响应能力。Bi₂WO_6-x具有合适的能带结构和价带电势、高的可见光响应能力和良好的光化学稳定性，被广泛应用于光催化降解有机污染物。但Bi₂WO₆的导带低于·O₂^-的能带位置(-0.33V vs NHE)，无法产生·O₂^-。