本发明专利技术涉及一种ＢｉＯＩ／ＴｉＯ↓［２］异质结型光催化材料及其制备方法，属于光催化材料领域。本发明专利技术采用低温软化学方法，将一种新型窄带隙半导体ＢｉＯＩ与宽带隙半导体ＴｉＯ↓［２］进行复合，制备得到异质结型光催化材料；异质结的形成加快光生载流子的输运过程，减小了电子－空穴对的复合几率，提高了光催化的量子效率，具有良好的有机物催化降解性能。本发明专利技术制备工艺简单、条件温和、成本低廉，具有良好的工业化应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种BiOI/Ti02异质结型光催化材料及其制备方法，属于光催化材料及其 制备领域。技术背景目前，光催化反应在环境治理和能源开发方面的研究很活跃。光催化反应指通过照射 光催化剂，如Ti02、 ZnO、 CdS、 W03、 Sn02、 Fe203等，使其价带上的电子受到激发跃迁 到导带，在价带和导带上形成氧化能力极强的光生空穴-电子对，从而将有机污染物氧化降解，或者将H20分解成H2和02。其中，Ti02以其禁带宽度适中、化学性质稳定、无毒副作用、成本低廉等优点而成为研究最为广泛的单一氧化物催化剂。然而，Ti02的带隙能为3.2 eV，只有波长小于387nm的紫外光才能使之激发产生电子-空穴对；但是，在太阳光谱中 紫外光(400 nm以下)不到5。/。，而波长为400 750 nm的可见光占到43%，因而它在实际中的 应用受到限制。因此，寻求具有高性能的可见光光催化材料将是光催化技术进一步走向实 用化的必然趋势。为提高光催化材料的活性，目前的研究主要集中在以下几个方面促使光生电子与空 穴的分离，抑制其复合，从而提高量子效率；扩大激发光的波长范围，以便充分利用太阳 能；提高光催化剂的稳定性。常用的方法包括半导体光催化剂的改性技术，诸如掺杂、贵 金属沉积、表面功能化、半导体光催化剂的复合和其他新型光催化剂的开发等。提高光催 化材料活性的关键是如何减少光生电子与空穴的复合几率，而两种不同半导体材料间复合 形成异质结可以达到此目的。复合半导体对于载流子的分离作用不同于单一半导体材料， 如其他半导体与Ti02复合时，由于该复合体系具有两种不同能级的导带和价带，复合半导 体受光照激发后电子和空穴将分别被迁移至Ti02的导带和复合材料的价带，从而实现了载 流子的有效分离，量子效率得到提高，光催化活性也会显著改善。目前关于半导体异质结型光催化材料的专利报道有，中国科学院上海硅酸盐研究所黄 富强教授的" 一 种高效半导体异质结光催化材料及其制备方法"(专利公开号 CN101204652)，浙江大学赵伟荣教授的"一种嵌入异质结一维掺杂Ti02光催化剂及其制备 和应用"(专利公开号101279251)等。本专利技术与上述专利不同，本专利技术采用一种新的半导体材料碘化氧铋(BiOI)与其他半 导体在低温条件下复合，该方法制备工艺简单、成本低廉、条件温和，得到的异质结型光催化材料具有良好的有机污染物催化降解性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种BiOI/Ti02异质结型光催化材料及其低温制备方法，其方 法是先将钛酸四异丙醇酯溶解在含有Bi(N03)y5H20的乙醇中，再将该溶液逐步滴加到水 中，然后加入一定量的含碘离子溶液；该混合溶液经过低温加热处理后即可得到相应的 BiOI/Ti02异质结型光催化材料。本专利技术为实现上述目的的技术方案一种异质结型光催化材料，它为BiOI/Ti02异质结型光催化材料，由片状BiOI和颗粒 状Ti02组成，BiOI与Ti02摩尔比为0.1:1 ~1:1。本专利技术的一种BiOI/Ti02异质结型光催化材料的制备方法，包括以下步骤 步骤1:在乙醇中加入钛酸四异丙醇酯，其浓度为0.01 0.1 mol/L，再加入硝酸铋 Bi(N03)3.5H20，使溶液中Bi/Ti摩尔浓度比为0.1:1 ~1:1;步骤2:将步骤1配好的溶液滴加到蒸馏水中，然后加入含碘离子溶液，使溶液中碘 离子与铋离子的摩尔比为1:1;步骤3:将步骤2得到的混合溶液进行加热处理，处理温度为60~90°C，处理时间为 2~6小时；步骤4:步骤3结束后，过滤，并将过滤得到的固体产物用蒸馏水和乙醇淋洗3次以 上，然后干燥，即得到相应的BiOI/Ti02异质结型光催化材料。本专利技术所述的BiOI/Ti02异质结型光催化材料的制备方法中，所述的含碘离子溶液为 碘化氢(HI)、碘化钠(NaI)或碘化钾(KI)。本专利技术和现有技术相比具有显著的特点和进步本专利技术首次将新型半导体材料BiOI与Ti02进行复合，得到一种异质结型光催化材料。 该材料对可见光的响应增强，具有较高的光催化活性，为环境中有机污染物的去除提供了 新的光催化材料；且该方法制备工艺简单、成本低廉、条件温和，具有良好的工业化应用 前景。光催化性能测试方法本专利技术的BiOI/Ti02异质结型光催化材料的催化性能通过降解甲基橙(MO)溶液来评 价。光源为500 W卤钨灯，带有水冷夹套的反应器置于光源上8 cm处，用锡纸包住，防 止光线散射。实验时，取100 mL浓度为5 mg/L MO溶液，加入0.1 g催化剂材料粉末，在 无光照条件下机械搅拌1小时，使溶液中MO在粉末表面达到吸-脱附平衡。打开光源后，4每隔1小时取样(每次4mL)，至反应3小时停止。含有催化剂粉末的溶液经离心机离心分 离后得到MO溶液，在紫外-可见分光光度计(HitachiU-3310)上测定吸收光谱，监测MO的 光催化脱色反应程度，从而计算光照后溶液的降解率。 附图说明图1是实施例1所制备样品的XRD图谱。图中2 9角为25.2°、 37.9°处标#的峰对应 于锐钛矿(JCPDS 21-1272)，其余的峰则对应于BiOI (JCPDS 73-2062)。图2为实施例2所制备样品的透射电镜图(TEM)。从图可以看出，样品由尺寸为几个 微米的片组成，片上粘附着一些大约10nm的颗粒。图3为实施例2所制备样品的高分辨透射电镜图(HRTEM)，从图上可以看到两种清晰 的、间距为0.284 nm和0.354 nm的晶格条纹，分别对应于BiOI的(110)晶面和Ti02的(IOI) 晶面，这与图1中XRD结果一致。由此可知，该样品是由片状BiOI和颗粒状Ti02组成。图4是实施例3所制备样品在可见光下分别降解甲基橙(MO)溶液的效果与MO自降 解、商用催化剂P25作用下的降解的比较图。条件为MO浓度为5 mg/L，催化剂用量为 0.1 g，入射光波长大于420 nm。由图可见，本专利技术所制备的BiOI/Ti02异质结型光催化材料具有更较好的催化降解活性。具体实施方式下面结合实例对本专利技术作进一步详述，其目的仅在于更好理解本专利技术的内容而非限制 本专利技术的保护范围。 实施例1将钛酸四异丙醇酯在室温下加入5mL乙醇中，搅拌溶解，其浓度为0.01 mol/L。加入 硝酸铋Bi(N03)3'5H20，使溶液中Bi/Ti摩尔浓度比为0.1。将该溶液滴加到90 mL蒸馏水中， 搅拌后加入与Bi(N03)y5H20等摩尔量的KI;继续搅拌0.5小时后将所得混合物在60 °C 水浴条件下加热3小时；反应完成后，将所得产物分别用水与乙醇洗漆三次，干燥后即得 含BiOI的异质结型光催化材料。BiOI与TiCh摩尔比为0.2:1。实施例2将钛酸四异丙醇酯在室温下加入5mL乙醇中，搅拌溶解，其浓度为0.05 mol/L。加入 硝酸铋Bi(N03)3'5H20,使溶液中Bi/Ti摩尔比为0.8;将该溶液滴加到90 mL蒸馏水中，搅 拌后加入与Bi(N03)y5H20等摩尔量的KI;继续搅拌0.5小时后将所得混合物在90 °C水浴条件下加热6小时；反应完成后，将所得产物分别用水与乙醇洗涤三次，十燥后即得含BiOI 的异质结型光催化材料。BiOI与T本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异质结型光催化材料，其特征在于，它为ＢｉＯＩ／ＴｉＯ↓［２］异质结型光催化材料，由片状ＢｉＯＩ和颗粒状ＴｉＯ↓［２］组成，ＢｉＯＩ与ＴｉＯ↓［２］的摩尔比为０．１∶１～１∶１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张礼知，张喜，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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