[发明专利]一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种钼酸铋异质结催化剂，所催化剂为BiVOsubgt;4/subgt;的（‑121）晶面负载在Bisubgt;2/subgt;MoOsubgt;6/subgt;的（131）晶面形成的BiVOsubgt;4/subgt;/Bisubgt;2/subgt;MoOsubgt;6/subgt;异质结催化剂，所述BiVOsubgt;4/subgt;与Bisubgt;2/subgt;MoOsubgt;6/subgt;摩尔比为1：0.3‑5。其制备方法是：（1）将Bi（NOsubgt;3/subgt;）subgt;3/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O和NHsubgt;4/subgt;VOsubgt;3/subgt;制备成前驱体溶液A；（2）然后将Bi（NOsubgt;3/subgt;）subgt;3/subgt;·5Hsubgt;2/subgt;O和Nasubgt;2/subgt;MoOsubgt;4/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O制备成前驱体溶液B；（3）调节溶液A和B的pH值混合后水热反应，得到的粉末干燥；（4）在230℃加热2h，即得到样品；该催化材料制备方法简单，制备的光催化材料纯度高，表面电荷转移电阻小，光电流密度高、强度稳定，吸光强度高，催化性能优异。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其是涉及一种钼酸铋异质结催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化剂一般是半导体，在可见光或者紫外光的照射下，光子给予半导体材料价带中的电子能量，当吸收的能量足够电子进行跃迁时，电子就由价带跃迁到导带中，价带失去电子，留下带有正电的空穴，而导带带有一个电子，变成激发态，形成电子-空穴对；随着反应的进行，电子-空穴对运动至半导体表面，电子与氧、水等反应形成超氧自由基，具有氧化性，而失去电子的空穴在一定条件下具有还原性，从而能够实现有机污染物降解。钼酸铋作为一种铋系半导体材料，具有优异的光催化性能，有三种晶相，带隙宽度不同，γ-Bi₂Mo0₆的可见光光催化活性较高，对其光催化性能的研究也最多。本领域一般对合成方法、或者是对产品掺杂改性来提高其光催化性能。

余萍等在“水热法制备V⁵⁺掺杂钼酸铋光催化剂及其性能研究”中公开了以硝酸铋和钼酸铵为反应原料，V₂O₅为掺杂源， 采用水热法制备V⁵⁺ 掺杂钼酸铋光催化剂，并通过在可见光下光催化剂降解罗丹明B溶液，评价 V⁵⁺掺杂对钼酸铋性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜( SEM ) 、X射线光电子能谱仪( XPS) 及光致发光( PL) 表征手段来考察掺杂量对钼酸铋物相、晶貌尺寸、结晶度、光吸收性能、光生电子-空穴复合等的影响。结果表明， 1.0% V⁵⁺掺杂的效果最好，对罗丹明B的脱色率可达73%，其光催化增加的机理是电子-空穴的复合率比较低。中国专利文献申请号2018112289237公开一种硫掺杂钼酸铋纳米片状可见光催化剂的制备方法，所制备硫掺杂钼酸铋光催化剂用于催化光降解罗丹明B溶液(浓度为10mg/L)，模拟太阳光(氙灯光源)照射1h后降解率达到97％，明显高于钼酸铋的光催化罗丹明B的降解率(64％)，这是源于硫掺杂有效地阻止了钼酸铋中光生电子和空穴的复合，提高了钼酸铋的光催化活性。上述两项研究中提高光催化性能的机理是一样，都是通过降低电子和空穴的复合来提高催化效率，单一的改善对催化剂催化性能的改善有限。杨光俊等在其论文“钒（钼）酸铋复合光催化剂的制备及其光催化活性研究中”制备了一种Bi₂MoO₆/BiVO₄复合催化剂，但是该方法是分别制备钼酸铋和钒酸铋，然后再进行复合，其复合物能够促进电子-空穴的分离效率，从而增强催化活性，其对材料催化性能的改善也是很有限的。而且本领域中相同的离子采用不同的掺杂方法制备的不同形貌的材料催化性能差别也很大，选择合适的掺杂材料以及掺杂工艺，以期最大限度的提高催化剂的催化效果，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容