[发明专利]PbBiO2

说明书

本发明涉及光催化材料领域，公开了一种PbBiO₂Br/Ti₃C₂复合催化剂的制备方法及其在光催化降解甲基橙中的应用，其制备方法包括：步骤一、在乙二醇溶液中加入Ti₃C₂、乙酸铅和硝酸铋，搅拌均匀；步骤二、在步骤一所得物中再次加入溴化钾和乙二醇，得混合物；步骤三、将所属混合物置于高压釜中150‑170度反应9‑11小时，得沉淀物；步骤四、将所述沉淀物洗涤、干燥。本发明利用PbBiO₂Br和Ti₃C₂良好匹配的能带结构，将两者复合，进一步扩展了可见响应，有效促进了载流子的分离，该复合材料能够产生高效的光催化活性，经过重复降解仍具有较好光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，特别涉及一种PbBiO₂Br/Ti₃C₂复合催化剂的制备方法及其在光催化降解甲基橙中的应用。

背景技术

当前，环境污染已经严重威胁到人类的健康。而众多污染中，水污染的日益严重不仅影响着人类的生存发展，同时也带来了不同程度上的水资源缺乏（饮用水）。

为了能解决水净化的问题，我们采用光催化技术的思路，利用自然界中丰富的太阳能源，对受污染湖水中存在的有机物（如对氯苯酚、抗生素、无机氮、罗丹明、孔雀蓝、甲基橙）光催化氧化分解、无机金属离子光催化还原析出（除去金属离子Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺等）。利用光催化原理处理污水，不仅可以直接利用太阳能，而且对有机物、无机金属离子的处理比较彻底，不带来新的污染源。光催化技术是利用紫外或可见光与物质之间产生的相互作用让物质在光与催化剂的共同作用下发生化学反应的一种技术。

近些年来兴起的复合种类半导体为解决催化剂光生载流子分离的问题提供了一个崭新的思路。当两种不同的半导体材料相互复合时，由于不一致的能级能带结构，而且费米能级趋向某一相同位置，会形成一种半导体异质结结构。这种异质结可以使得光生电子和空穴在自发电场下分离，从而有效地促进光生电子和空穴的分离。近年来，碳化钛（Ti₃C₂）等二维材料受到了广泛关注，并在光催化分解水、CO₂还原为燃料分子和有机污染物降解等方面得到了广泛应用。一般来说，Ti₃C₂具有高稳定性、大的比表面积和独特的光电性能。Ti₃C₂具有连续的能带结构，复合其他半导体材料可以使其他半导体导带中的电子可以轻松有效地转移到的价带。2-D层状纳米结构使Ti₃C₂易于与其他具有显著接触面积的半导体进行复合。因此，Ti₃C₂通常被认为是构建高效异质结的理想材料。

许多半导体材料由于其固有的限制，丰富的太阳能几乎不能被利用。据报道，许多含有杂交带结构的半导体常常显示出对可见光照射有响应的合适的带结构，PbBiO₂Br就是其中一种。PbBiO₂Br具有合适的禁带宽度与Ti₃C₂复合可以更高效地利用太阳光。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种PbBiO₂Br/Ti₃C₂复合催化剂的制备方法及其在光催化降解甲基橙中的应用，利用PbBiO₂Br和Ti₃C₂良好匹配的能带结构，通过水热法合成了PbBiO₂Br/Ti₃C₂复合材料，进一步扩展了可见响应，有效促进了载流子的分离，该复合材料能够产生高效的光催化活性，经过重复降解仍具有较好光催化活性。