[发明专利]一种石墨烯基锌掺杂钼酸铋催化剂的制备方法及其光催化应用

说明书

本发明属于光催化降解领域，涉及一种石墨烯基锌掺杂钼酸铋催化剂的制备方法及其光催化应用。具体步骤为：将氧化石墨置于溶剂中超声分散均匀，将预处理的硝酸铋和钼酸钠混合溶液滴加至上述分散液中，并搅拌均匀，再向其中加入一定量的乙酸锌，通过搅拌使体系充分混合均匀，调节pH，最后进行溶剂热反应，在抽滤、洗涤和干燥后研磨得到石墨烯基铋系纳米复合材料。本发明的制备方法简单，原材料廉价易得，绿色环保，其对水中环丙沙星的的降解中表现出极高的光催化降解效率。

技术领域

本发明属于光催化降解技术领域，具体涉及一种石墨烯基锌掺杂钼酸铋催化剂的制备方法及其光催化应用。

背景技术

如今，工业化和城市化的快速发展导致全球能源短缺，大量有毒有害的化学污染物被排放到我们周围的环境。因此迫切需要我们找到解决上述能源和环境危机的新型绿色技术。半导体光催化技术被认为是解决全球能源短缺和环境污染的安全有效方法之一。半导体光催化材料可以有效地利用太阳能将有机物彻底分解为CO₂和水等无机小分子，无二次污染；同时利用光催化技术还可以直接将水分解来制备清洁能源氢气，从而在根本上解决能源短缺和环境污染这两大难题。

半导体光催化技术在抗生素处理方面具有很高的性能和矿化效率。在各种光催化材料中，铋系半导体因其优异的可见光吸收和高的化学稳定性，表现出很好的抗生素光降解效果。其中，Bi₂MoO₆具有较低的带隙和独特的层状结构，是一种很有前景的光催化材料。然而，由于Bi₂MoO₆有载流子快速复合、载流子迁移缓慢、可见光响应较弱和自身易团聚等缺陷，Bi₂MoO₆作为光催化剂的应用受到限制。

科学研究者已证明通过载体来负载纳米材料，可以抑制纳米材料的团聚。其中，石墨烯作为一种二维碳基纳米材料，具有极大的比表面积、良好的吸附性以及极高的电子迁移率已成为载体的首选。在半导体催化剂中掺杂少量的金属离子，可使其形成光生电子-空穴对的浅势捕获阱，导带上的光生电子和价带上的光生空穴因此能被俘获，使得光生电子和空穴能有效分离，降低了电子与空穴的复合几率，从而达到提高半导体光催化活性的目的。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的在于提供简单的溶剂法制备出一种高效石墨烯基铋系纳米复合材料，以还原的氧化石墨烯为载体，再掺杂锌离子，制备出光催化性能最佳的Zn_0.1Bi_1.9MoO₆/RGO₅纳米复合材料；本发明还提供了此材料在光催化降解水中污染物环丙沙星的应用。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种石墨烯基锌掺杂钼酸铋催化剂的制备方法，包括，

将氧化石墨置于溶剂1中超声分散均匀得到氧化石墨烯溶液；将硝酸铋和钼酸钠加入溶剂2中搅拌均匀得到溶液3；

将溶液3滴加进氧化石墨稀溶液中，搅拌均匀；再向其中加入锌溶液，再次搅拌，使体系充分混合均匀，调节pH，得到混合液；

将混合液搅拌均匀后进行溶剂热反应，在抽滤、洗涤和干燥后研磨得到石墨烯基锌掺杂钼酸铋纳米复合材料。

作为本发明所述石墨烯基锌掺杂钼酸铋催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯与溶剂的质量比为1：1090～4360。