一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法技术

本申请公开了一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法，通过沉淀、离心洗涤、结晶、磁力搅拌等制备步骤得到含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂。本申请示出的制备方法所制备出的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂，通过磷酸根缺陷的构建，在光催化剂的价带与导带间形成了一个缺陷中间能级，改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子‑空穴对的复合。也扩宽了可见光响应的范围，提高了可见光的利用率，最终使制备的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂提高了对NO的去除率。此外，本申请示出的制备方法所制备出的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂的生产经济成本低廉。

Bismuth phosphor photocatalyst with different crystal phases containing phosphate defect and preparation method thereof

The present application discloses a different crystal phase bismuth phosphate photocatalyst containing phosphate defect and its preparation method. The different crystal phase bismuth phosphate photocatalyst containing phosphate defect is obtained by precipitation, centrifugal washing, crystallization, magnetic stirring and other preparation steps. Bismuth phosphate photocatalysts with different crystalline phases containing phosphate defects prepared by the preparation method shown in the present application form a defective intermediate energy level between the valence band and the conduction band of the photocatalyst, which changes the excitation and transmission path of photogenerated electrons and promotes the migration and transformation of photogenerated charges. The recombination of photoelectron hole pairs is suppressed. The range of visible light response is broadened and the utilization of visible light is improved. Finally, the prepared bismuth phosphate photocatalysts with different crystal phases containing phosphate defects can improve the NO removal efficiency. In addition, the production of bismuth phosphate photocatalysts with different crystalline phases containing phosphate defects prepared by the preparation method shown in the present application is economical and inexpensive.

【技术实现步骤摘要】
一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法
本申请涉及催化剂领域，尤其涉及一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着人类科技文明的进步，工业得到了大规模地发展，汽车也越来越普及，大量的氮氧化物排放入大气中。氮氧化物作为光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏的污染物，氮氧化物已经成为世界各国亟待解决的大气污染物。可见光驱动的光催化方法作为一种环境友好的绿色技术在环境污染净化和太阳能能源转化方面都展现出了良好的应用前景。可见光驱动的光催化方法能使氮氧化物在光催化剂作用下发生氧化反应，生成H2O、硝酸盐、亚硝酸等而达到无害化，从而净化环境。铋系光催化剂具有良好的光催化活性，可以有效地降解氮氧化物。大部分铋系光催化剂能被可见光激发，具有可见光催化活性。但是，现有技术制备的铋系光催化剂的光量子转换效率较低，光响应范围窄，太阳能(可见光)利用率低等问题的存在阻碍了光催化技术的应用。现有技术制备的铋系光催化剂不能在价带与导带之间构建一个缺陷中间能级，无法改变光生电子从价带到导带跃迁激发路径，进而无法促进光生电子的迁移效率的提高。
技术实现思路
本申请提供了一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法，通过所述制备方法制备出含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂，由于磷酸根缺陷的形成，可在光催化剂的价带与导带之间构建一个缺陷中间能级，改变了光生电子从价带到导带跃迁激发路径，以达到提高光催化剂的光量子转换效率，增强其可见光催化活性的目的。根据本申请的实施例第一方面示出一种含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂的制备方法，所述方法包括：S101将硝酸铋与磷酸钠混合后，加入硝酸溶液，得到白色混合物溶液；S102将所述白色混合物溶液进行高温水热反应后取出，静置沉淀冷却至室温，得到第一沉淀物；S103将所述第一沉淀物离心洗涤，得到纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂，然后将所述纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂重结晶，得到重结晶产物；S104将所述重结晶产物溶于还原剂溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到第二沉淀物，将所述第二沉淀物离心洗涤；S105将离心洗涤后的所述第二沉淀物再次重结晶，得到含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂。可选择的，所述高温水热反应的温度为160℃～200℃，反应时间为12h～36h。可选择的，所述离心洗涤所用的溶液为乙醇和去离子水，所述离心洗涤包括分别先后用乙醇、去离子水各洗涤两次。可选择的，所述重结晶的温度为40℃～80℃，再次重结晶温度为30℃～50℃。可选择的，所述还原剂溶液包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述还原剂为硼氢化钠。可选择的，所述硝酸铋、所述磷酸钠、所述硼氢化钠为的摩尔比为1:2:40。本申请第二方面示出一种含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂，所述含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂在可见光照射的条件下对NO的去除率为25％～36％。本申请实施例第三方面示出一种含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的制备方法，所述方法包括：S201将硝酸铋与磷酸钠混合后，加入硝酸溶液，得到白色混合物溶液,将白色混合物溶液在室温下超声并静置沉淀，得到第一沉淀物；S202将所述第一沉淀物离心洗涤，得到纯六方晶相的磷酸铋光催化剂，将所述纯六方晶相的磷酸铋光催化剂重结晶，得到重结晶产物；S203将所述重结晶产物溶于还原剂溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到第二沉淀物，将所述第二沉淀物离心洗涤；S204将离心洗涤后的所述第二沉淀物再次重结晶，得到含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂。可选择的，所述硝酸铋与所述磷酸钠的摩尔比为1:2。本申请第四方面示出一种含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂，所述含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂在可见光照射的条件下对NO的去除率为38％～51％。由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂及其制备方法，所述方法包括将硝酸铋与磷酸钠混合后，加入硝酸溶液，得到白色混合物溶液,将白色混合物溶液在室温下超声并静置沉淀，得到第一沉淀物；将所述第一沉淀物离心洗涤，得到单斜纯相磷酸铋光催化剂或六方纯相磷酸铋光催化剂，将所述单斜纯相或纯六方晶相的磷酸铋光催化剂重结晶，得到重结晶产物；将所述重结晶产物溶于还原剂溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到第二沉淀物，将所述第二沉淀物离心洗涤；将离心洗涤后的所述第二沉淀物再次重结晶，得到含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂或六方晶相磷酸铋光催化剂。本申请实施例示出的制备方法所制备出的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂，通过磷酸根缺陷的构建，在光催化剂的价带与导带间形成了一个缺陷中间能级，改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子-空穴对的复合。同时也扩宽了可见光响应的范围，提高了可见光的利用率，最终使制备的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂提高了对NO的去除率。此外，本申请实施例示出的制备方法所制备出的含有磷酸根缺陷的不同晶相磷酸铋光催化剂的生产经济成本低廉。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例一种含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂的制备方法的流程图；图2是本申请实施例一种含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的制备方法流程图；图3是本申请实施例1、2制备的含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂和纯六方晶相磷酸铋光催化剂的XRD图，(XRD为X-raydiffraction的缩写，即X射线衍射)；图4是本申请实施例3、4制备的含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂和纯单斜晶相磷酸铋光催化剂的XRD图；图5是本申请实施例1制备的含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的SEM图，(SEM为scanningelectronmicroscope的缩写，即扫描电子显微镜)；图6是本申请实施例2制备的纯六方晶相磷酸铋光催化剂的SEM图；图7是本申请实施例3制备的含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂的SEM图；图8是本申请实施例4制备的纯单斜晶相磷酸铋光催化剂的SEM图；图9是本申请实施例1制备的含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的TEM图，(TEM为transmissionelectronmicroscope的缩写，即透射电子显微镜)；图10是本申请实施例3制备的单斜晶相磷酸铋光催化剂TEM图；图11是本申请实施例1制备的含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的HRTEM图，(HRTEM为highresolutiontransmissionelectronmicroscope的缩写，即高分辨率透射电子显微镜)；图12是本申请实施例3制备的含有单斜晶相磷酸铋光催化剂的HRTEM图；图13是本申请实施例1制备的含有磷酸根缺陷的六方晶相磷酸铋光催化剂的XPS的SURVERY图，(XPS图为X-rayphotoelectronspectroscop的缩写，即X射线光电子能谱分析)；图14是本申请实施例3制备的含有磷酸根缺陷单斜晶相磷酸铋光催化剂的XPS的SURVER本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S101将硝酸铋与磷酸钠混合后，加入硝酸溶液，得到白色混合物溶液；S102将所述白色混合物溶液进行高温水热反应后取出，静置沉淀冷却至室温，得到第一沉淀物；S103将所述第一沉淀物离心洗涤，得到纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂，然后将所述纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂重结晶，得到重结晶产物；S104将所述重结晶产物溶于还原剂溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到第二沉淀物，将所述第二沉淀物离心洗涤；S105将离心洗涤后的所述第二沉淀物再次重结晶，得到含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S101将硝酸铋与磷酸钠混合后，加入硝酸溶液，得到白色混合物溶液；S102将所述白色混合物溶液进行高温水热反应后取出，静置沉淀冷却至室温，得到第一沉淀物；S103将所述第一沉淀物离心洗涤，得到纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂，然后将所述纯单斜晶相的磷酸铋光催化剂重结晶，得到重结晶产物；S104将所述重结晶产物溶于还原剂溶液中，磁力搅拌后静置沉淀，得到第二沉淀物，将所述第二沉淀物离心洗涤；S105将离心洗涤后的所述第二沉淀物再次重结晶，得到含有磷酸根缺陷的单斜晶相磷酸铋光催化剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温水热反应的温度为160℃～200℃，反应时间为12h～36h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心洗涤所用的溶液为乙醇和去离子水，所述离心洗涤包括分别先后用乙醇、去离子水各洗涤两次。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述重结晶的温度为40℃～80℃，再次重结晶温度为30℃～50℃。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述还原剂为硼氢化钠。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硝...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帆，李佳芮，冉茂希，陈鹏，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50