本发明专利技术公开了一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂及其制备方法和应用，Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂由Bi2S3和Bi5O7I组成，其中，Bi2S3与Bi5O7I的摩尔比为0.1～9:1。Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂采用两步操作获得，首先通过水热合成法制备纳米带状Bi5O7I，然后加入硫代乙酰胺进行侵蚀，最终在水热条件下通过离子交换反应得到Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂。本发明专利技术构建了具有可见光响应的Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结，加速了光生载流子的分离，在可见光下具有高效的光催化活性和稳定性，对水体中的有害微生物和染料污染物具有高效的杀灭和降解效果，在水体净化和海洋防污等领域具有很好的实用价值和潜在的应用前景。应用前景。应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种复合光催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化
技术介绍
[0002]随着工业化的发展，全球水体污染变得越来越严重，为了应对这一重大挑战，大量的学者开始探索环保、绿色的环境污染处理方法，尤其是1972年发现TiO2能够利用可见光分解水产生氢气后，越来越多的科学家开始研究光催化技术以解决环境污染。TiO2、ZnO等是目前最常用的光催化材料，但是由于其量子效率低下、对可见光的响应范围窄以及较高的光生载流子复合率，导致其应用受到限制。为了改善可见光催化活性，研究者进行开发了一些新型的光催化剂，比如Bi基半导体材料、MoS2、Ag基材料、金属有机框架材料(MOFs)等。
[0003]近年来，铋基半导体材料由于独特的层状结构引起了人们的关注。Bi基材料是由双层[Bi2O2]2+
排列组装的层状结构，为光生载流子的转移提供了更多的空间。由于Bi 6s和O 2p的轨道杂化，降低了材料的对称性，产生了偶极子，扩展了对可见光的响应范围。在众多铋基半导体材料中，Bi5O7I作为BiOI的结构衍生物，由于具有宽的带隙以及I 5p杂化轨道的存在从而具有优异的光催化活性。特别是，Bi5O7I的宽带隙(2.84
‑
2.94eV)比BiOI大得多，可以有效抑制光生载流子的复合。然而，单体Bi5O7I对可见光响应范围窄，降低了其光催化活性。因此，对其进一步改性研究是当务之急，而通过半导体复合构建异质结能够拓宽对可见光响应范围，并增强Bi5O7I的光催化活性。
[0004]由于硫化铋(Bi2S3)因其独特的层状结构和较窄的带隙宽度(1.3
‑
1.7eV)而具有良好的可见光响应范围，被广泛应用于光催化降解有机污染物、还原重金属离子和以及水分解等。此外，Bi2S3溶解度积较小，可通过原位离子交换法与其他铋基半导体材料复合而得到异质结，可有效提高半导体材料的光催化活性。因此，将Bi2S3与Bi5O7I复合形成异质结能够有效促进光生载流子分离效率，增强对可见光的利用率，高效快速降解有机污染物和杀灭细菌，在解决水体污染和海洋防污方面具有广泛的应用前景。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术的Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂，在可见光下具有高效的光催化活性和稳定性，对水体中的有害微生物和染料污染物具有高效的杀灭和降解效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术首先提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂，由硫化铋Bi2S3和富铋型碘氧化铋Bi5O7I组成，其中，Bi2S3与Bi5O7I的摩尔比为0.1～9:1。
[0008]本专利技术首先提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂的制备方法，包括以
下步骤：
[0009](1)Bi5O7I的制备：
[0010]在超纯水中加入硝酸铋Bi(NO3)3·
5H2O，超声分散后加入NaOH溶液，搅拌溶解后得到悬浮液A1；再将碘化钾KI加入到超纯水中，搅拌至完全溶解，得到分散液B1；然后将分散液B1逐滴加入到悬浮液A1中，滴加完毕后继续搅拌得到混和液1，将混合液1进行高温反应，反应后冷却至室温，经抽滤、洗涤和干燥，得到纳米带状结构的Bi5O7I；
[0011](2)Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂的制备：
[0012]将步骤(1)中得到的Bi5O7I加入到超纯水中，超声分散得分散液A2；再将硫代乙酰胺C2H5NS加入到超纯水中完全溶解，得分散液B2；然后将分散液B2逐滴加入到悬浮液A2中，滴加完毕后继续搅拌得到混和液2，将混和液2进行高温反应，反应后冷却至室温，经过抽滤、洗涤和干燥得到Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂。
[0013]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的超声分散，超声的频率为100W～300W，超声分散的时间为0.5h～4h。
[0014]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的NaOH溶液，浓度为1.0～3.0mol/L；添加NaOH溶液后将体系的pH调节为9～14。
[0015]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的Bi(NO3)3·
5H2O和KI的摩尔比为1:1～5。
[0016]上述技术方案中，步骤(1)中，将分散液B1逐滴加入到悬浮液A1中，滴加完毕后继续搅拌0.5h～4h后得到混和液1，搅拌的速度为200～2000r/min。
[0017]上述技术方案中，步骤(1)中，将所述的混和液1转移到配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，再将反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中，在120～200℃下热处理8～32h进行高温反应；反应结束后将反应釜冷却至室温，经抽滤、洗涤和干燥，得到纳米带状结构的Bi5O7I。
[0018]上述技术方案中，步骤(2)中，所述的超声分散，超声的频率为100W～300W，超声分散的时间为0.5h～4h。
[0019]上述技术方案中，步骤(2)中，所述的C2H5NS和Bi5O7I的0.1～10：1。
[0020]上述技术方案中，步骤(2)中，将分散液B2逐滴加入到悬浮液A2中，滴加完毕后继续搅拌0.5～4h后得到混和液2，搅拌的速度为200～2000r/min。
[0021]上述技术方案中，步骤(2)中，将所述的混合液2转移至配有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，再将反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中，在120～200℃热处理8～32h进行高温反应；反应结束后，将反应釜冷却至室温，经过抽滤、洗涤和干燥得到Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂。
[0022]本专利技术还提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂，是通过上述制备方法制备后得到的，由硫化铋Bi2S3和富铋型碘氧化铋Bi5O7I组成，其中，Bi2S3与Bi5O7I的摩尔比为0.1～9:1。
[0023]本专利技术还提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂在降解染料方面中的应用。
[0024]本专利技术还提供一种Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂在杀菌方面中的应用。
[0025]与现有技术相比，具有以下特点：
[0026](1)本专利技术采用简单水热合成法利用原位离子交换法制备的Bi2S3/Bi5O7I Z型异
质结复合光催化剂，具有良好的可见光吸收性能和光催化性能，能够高效降解染料和杀灭细菌，光催化活性优于Bi2S3和Bi5O7I单体材料；
[0027](2)本专利技术制备的Bi2S3/Bi5O7I Z型异质结复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种Bi2S3/Bi5O7IZ型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)Bi5O7I的制备：在超纯水中加入硝酸铋Bi(NO3)3·
5H2O，超声分散后加入NaOH溶液，搅拌溶解后得到悬浮液A1；再将碘化钾KI加入到超纯水中，搅拌至完全溶解，得到分散液B1；然后将分散液B1逐滴加入到悬浮液A1中，滴加完毕后继续搅拌得到混和液1，将混合液1进行高温反应，反应后冷却至室温，经抽滤、洗涤和干燥，得到纳米带状结构的Bi5O7I；(2)Bi2S3/Bi5O7IZ型异质结复合光催化剂的制备：将步骤(1)中得到的Bi5O7I加入到超纯水中，超声分散得分散液A2；再将硫代乙酰胺C2H5NS加入到超纯水中完全溶解，得分散液B2；然后将分散液B2逐滴加入到悬浮液A2中，滴加完毕后继续搅拌得到混和液2，将混和液2进行高温反应，反应后冷却至室温，经过抽滤、洗涤和干燥得到Bi2S3/Bi5O7IZ型异质结复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的超声分散，超声的频率为100W～300W，超声分散的时间为0.5h～4h；将分散液B1逐滴加入到悬浮液A1中，滴加完毕后继续搅拌0.5h～4h后得到混和液1，搅拌的速度为200～2000r/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的NaOH溶液，浓度为1.0～3.0mol/L，添加NaOH溶液后将体系的pH调节为9～14。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的Bi(NO3)3·
5H2O...
【专利技术属性】
技术研发人员：鞠鹏，郝雷，张雨，蒋凤华，李景喜，曹为，孙承君，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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