[发明专利]钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用，该复合光催化剂是以钴铝水滑石纳米片为载体，其上修饰有富铋氯氧化铋纳米片，钴铝水滑石纳米片的质量百分含量≤10％。其制备方法包括将钴铝水滑石纳米片、水、碱性溶液、含氯离子溶液和含铋离子溶液混合，对所得混合液进行水热处理。本发明复合光催化剂，具有光响应范围广、光生电子‑空穴分离效率高、光催化活性高、稳定性好、耐腐蚀等优点，可用于高效降解废水中的持久性有机污染物，使用价值高，应用前景好；同时该催化剂的制备方法具有合成方法简便、原料成本低、耗能少、耗时短、条件易控等优点，适于连续大规模批量生产，便于工业化利用。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

半导体光催化剂在降解有毒有害有机污染物中的应用，对解决环境污染具有重要意义。然而，宽带隙和低量子效率仍然是半导体光催化剂的“瓶颈”。因此，积极开发高效可再生的具有可见光响应的光催化剂，充分发挥太阳能的作用，具有重要的意义。此外，半导体异质结的发展是解决这些问题的有效途径，通过交错的能级排列可以加速载流子的分离和迁移，还可以扩大光吸收的光谱范围。

在各种半导体异质结中，将两种具有交错能带结构的半导体相结合成type-II型异质结是广泛使用的光催化体系。然而，由随机形态结构的半导体组成的type-II型异质结体系的载流子输运一般受晶格匹配度和界面电荷转移阻力等因素影响，从而使其促进空间电荷分离的能力有限。因此，精细调控多相光催化剂各组分的形貌对改善电荷分离状况具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光响应范围广、光生电子-空穴分离效率高、光催化活性高、稳定性好、耐腐蚀的钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂，所述钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂是以钴铝水滑石纳米片为载体，所述钴铝水滑石纳米片上修饰有富铋氯氧化铋纳米片；所述钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂中钴铝水滑石纳米片的质量百分含量≤10％。

上述的钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂，进一步改进的，所述钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂中钴铝水滑石纳米片的质量百分含量为1％～8％。更进一步的，所述钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂中钴铝水滑石纳米片的质量百分含量为3％～6％。

作为一个总的技术构思，本发明中还提供了一种上述的钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将钴铝水滑石纳米片与水混合，超声分散，加入碱性溶液、含氯离子溶液和含铋离子溶液，搅拌，得到混合液；

S2、将步骤S1得到混合液进行水热处理，得到钴铝水滑石/富铋氯氧化铋复合光催化剂。

上述的制备方法，进一步改进的，所述钴铝水滑石纳米片由以下方法制备得到：

(1)将钴盐、铝盐、尿素、氟化铵和水混合，得到前驱体溶液；

(2)将步骤(1)中得到的前驱体溶液进行水热反应，得到钴铝水滑石纳米片。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述钴盐中的钴离子和铝盐中的铝离子的摩尔比为1∶0.2～0.4；所述钴盐为硝酸钴；所述铝盐为硝酸铝；所述钴盐中的钴离子与尿素的摩尔比为1∶2～4；所述钴盐中的钴离子与氟化铵的摩尔比为1∶1～2。

上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述水热反应的温度为90℃～160℃，时间为12h～24h。