[发明专利]一种钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料、包含其的光催化薄膜及制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料、包含其的光催化薄膜及制备方法和用途，所述光催化材料包括碘氧化铋和负载于所述碘氧化铋表面的钛酸锶，本发明提供的光催化材料具有高光催化氧化还原活性，并且具有全波段光响应。本发明提供的光催化薄膜含有钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料，可以利用光催化材料较高的降解效率，用于水体中污染物的氧化还原反应，抑制水体的富营养化。本发明提供的光催化材料以及光催化薄膜的制备方法操作简单，可以工业化应用。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料、包含其的光催化薄膜及制备方法和用途。

背景技术

富营养化指的是水体中N、P等营养盐含量过多而引起的水质污染现象。通常，人类活动特别是工农业生产的快速发展及由此带来的排污量增加会迅速加快水体富营养化的进程。其中富含C，N，P等元素有机质由于稳定性强，容易在水体中产生富集，经过日积月累的富集造成了水体的富营养化，对自然水体中的其他生物以及水质造成严重影响。富营养化水体初期由于有机物质浓度低，分布广，由此难以使用常规污水处理手段进行治理。目前，降解水体有机物的处理方式主要有强化生物处理工艺、曝气生物滤池技术等处理工艺，突出问题表现为处理效率低，工艺复杂，材料回收再利用困难等。近年来，光催化降解技术因为其环保、高效、降解持久等特性，成为很多水体有机物降解途径之一。

钛酸锶(SrTiO₃)具有钙钛矿晶体结构与稳定传递电子的性能，被广泛应用于芯片等信息器件的制造。钛酸锶的禁带宽度为3.2eV，具有合适的价带位置，同时具备优异的化学与热稳定性，因此可以用来做光催化剂降解有机污染物的材料。但是钛酸锶仅对紫外光有较好的吸收效果，对可见光响应较弱，对太阳光总体利用率低，因此，需要复合助催化剂，提升钛酸锶对全波段太阳光的吸收程度。

CN114618537A公开了一种红磷/钛酸锶异质结光催化剂及制备方法及应用，该方法通过将红磷均匀附着在钛酸锶的(110)及(100)晶面上，形成红磷/钛酸锶异质结结构，克服了红磷光生电子和光生空穴复合快的缺点，但是对钛酸锶可见光响应的拓宽范围十分有限。

CN112058289A公开了一种钛酸锶/碳酸锶异质结光催化剂及其制备方法和应用，该方法通过SrCO₃加入到C₁₆H₃₆O₄Ti和Sr(NO₃)₂为原料的SrTiO₃前驱体溶液中，通过条件温和、步骤简单的一步水热法原位合成钛酸锶/碳酸锶异质结光催化剂，该催化剂可以增强水解产氢速率，但是光催化活性有限，难以进一步提光氧化还原效率。

因此，提供一种高氧化还原效率、高光子利用效率的光催化材料对于处理水体污染物以及抑制水体富营养化具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料、包含其的光催化薄膜及制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的光催化材料以多面体SrTiO₃复合碘氧化铋，具有全波段光响应，可协同快速导出光电子与空穴，本发明提供的光催化薄膜具有高降解效率、高光子利用效率，可以有效催化水体污染物分解，本发明提供的制备方法操作简单，成本低廉，可以工业化应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料，所述光催化材料包括碘氧化铋和负载于所述碘氧化铋表面的钛酸锶。

本发明提供的钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料利用碘氧化铋的p型半导体结构，合适的价带以及高自由载流子迁移率，可以与钛酸锶形成p-n结异质结，加速光致电子与空穴分离。本发明提供的钛酸锶/碘氧化铋复合的光催化材料具有高催化还原活性，并且具有全波段光响应。

优选地，所述钛酸锶为十八面体结构。