[发明专利]Bi/β-Bi2

说明书

本案涉及一种Bi/β‑Bi₂O₃异质结材料、葡萄糖酸钠辅助合成的方法及其应用，首先将葡萄糖酸钠溶解在水中，然后加入PEG4000水溶液，随后再加入Bi(NO₃)₃水溶液中，之后再与甲酰胺混合，通过水热法制得前驱体材料；进一步在氮气气氛中通过热处理获得Bi/β‑Bi₂O₃光催化剂材料。本发明中制备的Bi/β‑Bi₂O₃异质结为鸟巢状分等级微纳结构，具有优异的光催化性能；对罗丹明B和盐酸左氧氟沙星具有较高的光催化降解活性，经循环光催化反应后仍具有较高的降解率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体地，涉及一种Bi/β-Bi₂O₃异质结材料、葡萄糖酸钠辅助合成的方法及其应用。

背景技术

氧化铋(Bi₂O₃)是一种重要的金属氧化物，在燃料电池、传感器和水处理等方面有着广泛的应用，由于其具有适合的带隙，被认为是优良的可见光催化剂材料。Bi₂O₃是具有6种主要晶型的p型半导体，其中，四方相β-Bi₂O₃的光催化活性较高，因为其带隙较窄(2.58eV)，更容易被可见光激发。但由于纯β-Bi₂O₃的亚稳态，其控制合成并不简单。目前为止，制备亚稳态β-Bi₂O₃最常见的方法是基于利用特定的前体进行热处理的方法。另外一方面，β-Bi₂O₃在光催化过程中也受到易光腐蚀的困扰，且纯β-Bi₂O₃的量子效率也较低，从而导致其光催化性能不高，在工业上的应用受到了限制。

近年来，将贵金属纳米颗粒Au、Ag、Pt等负载在金属氧化物半导体上已被证明可以有效地提升它们的光催化性能。因为贵金属可以促进半导体之间的电荷转移，从而促进电子-空穴对的分离；此外，贵金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应(SPR)可以提升材料对可见光的吸收。然而贵金属的价格较高，使得这种方法的实际适用性受到了一定的限制。铋(Bi)是一种价廉的半金属，具有较窄的带隙、高度各向异性的费米表面和低载流子密度等优良性质，同时Bi纳米粒子具有与贵金属相似的SPR效应且在近紫外至近红外范围内可调。半金属Bi在光催化过程中也可以作为电子陷阱，可用于替代贵金属沉积在半导体上，以提高材料的光催化性能。迄今为止，在半导体上沉积半金属Bi纳米颗粒最常用的方法是使用乙二醇作为溶剂和还原剂。虽然乙二醇在控制纳米材料的合成中起着重要的作用，但由于价格相对昂贵，与水相比，它不是一种环保和便宜的溶剂。另一方面，调控光催化剂的形貌是改善其光催化性能的有效方法。而具有分等级结构的材料通常表现出较高的光催化性能，鉴于此，需要探索一种环保、经济的合成策略来在β-Bi₂O₃上负载Bi纳米颗粒。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明旨在采用葡萄糖酸钠辅助合成Bi/β-Bi₂O₃异质结材料，以期提高其光催化活性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种葡萄糖酸钠辅助合成Bi/β-Bi₂O₃异质结材料的方法，包括如下步骤：

一种葡萄糖酸钠辅助合成Bi/β-Bi₂O₃异质结材料的方法，包括如下步骤：

1)将葡萄糖酸钠溶解在去离子水中，然后加入聚乙二醇水溶液，搅拌均匀后，加入Bi(NO₃)₃水溶液，再与甲酰胺混合，继续搅拌至混合均匀，随后于120℃水热反应12h，反应结束冷却至室温，得到的产物用去离子水和无水乙醇各洗涤3-5次，最后真空干燥得到前驱体；