Bi2Fe4O9复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种Bi2Fe4O9复合光催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将铁盐、铋盐、碱性溶液混合后进行水热反应，得到六面体形貌的Bi2Fe4O9；将所述Bi2Fe4O9、锰盐、第一牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射，使MnO

【技术实现步骤摘要】
Bi2Fe4O9复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化材料领域，特别是涉及一种Bi2Fe4O9复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]真菌导致的植物病害会对农业生产造成严重损失，如炭疽病、玉米弯孢霉叶斑病、小麦赤霉病等。目前，植物真菌病害还主要依赖化学农药进行治理，然而长期大量使用化学农药，不但会破坏生态环境、威胁人畜的健康，而且也导致病原生物抗药性的产生，致使病害更难防治。所以迫切需要低毒、高效、环境友好的防治方法。
[0003]Bi2Fe4O9(铁酸铋)作为一种光催化材料，可以用作抗菌剂，然而其光生电子分离能力低，导致其光催化活性低，不能高效的抗菌作用。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种Bi2Fe4O9复合光催化剂及其制备方法和应用，该复合光催化剂具有优异的光催化活性，用作抗菌剂时具有优异的抗菌效果。
[0005]本专利技术提供了一种Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将铁盐、铋盐、碱性溶液混合后进行水热反应，得到六面体形貌的Bi2Fe4O9；
[0007]将所述Bi2Fe4O9、锰盐、第一牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射，使MnO
x
颗粒沉积于所述Bi2Fe4O9由空穴主导的晶面表面，得到MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料；
[0008]将所述MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、金前驱体、第二牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射，使纳米金颗粒沉积于所述Bi2Fe4O9由电子主导的晶面表面，得到Bi2Fe4O9复合光催化剂。
[0009]在一实施方式中，所述Bi2Fe4O9的形貌为平行六面体。
[0010]在一实施方式中，所述碱性溶液的浓度为6mol/L
‑
8mol/L，所述铁盐、所述铋盐与所述碱性溶液的质量比为(2
‑
4):(1
‑
2):50。
[0011]在一实施方式中，所述锰盐与所述Bi2Fe4O9的质量比为0.001:100
‑
1:100；
[0012]及/或，所述第一牺牲剂与所述Bi2Fe4O9的质量比为1:1
‑
2:3。
[0013]在一实施方式中，所述金前驱体与所述MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料的质量比为1:1000
‑
1:100；
[0014]及/或，所述第二牺牲剂与所述MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料的质量比为1:10
‑
1:5。
[0015]在一实施方式中，将铁盐、铋盐、碱性溶液混合后进行水热反应的步骤中，反应温度为180℃
‑
220℃，反应时间为12h
‑
24h；
[0016]及/或，将所述Bi2Fe4O9、锰盐、第一牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射的步骤中，照射时间为180min
‑
240min；
[0017]及/或，将所述MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、金前驱体、第二牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射的步骤中，照射时间为60min
‑
120min。
[0018]在一实施方式中，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；
[0019]及/或，所述铁盐选自硝酸铁；
[0020]及/或，所述铋盐选自硝酸铋；
[0021]及/或，所述锰盐选自硝酸锰；
[0022]及/或，所述第一牺牲剂的溶液选自碘酸钠溶液；
[0023]及/或，所述第二牺牲剂的溶液选自甲醇溶液；
[0024]及/或，所述金前驱体选自氯金酸。
[0025]一种由如上述的Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法得到的Bi2Fe4O9复合光催化剂，所述Bi2Fe4O9复合光催化剂包括六面体形貌的Bi2Fe4O9，以及负载于所述Bi2Fe4O9由电子主导的晶面表面的纳米金颗粒和负载于所述Bi2Fe4O9由空穴主导的晶面表面的MnO
x
颗粒。
[0026]在一实施方式中，所述Bi2Fe4O9的形貌为平行六面体。
[0027]一种如上述的Bi2Fe4O9复合光催化剂用作抗菌剂。
[0028]本专利技术Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法中，首先形成具有六面体形貌的Bi2Fe4O9，之后通过牺牲剂和全光谱照射的双重作用，使MnO
x
和纳米金颗粒分别均匀的沉积在Bi2Fe4O9空穴主导的晶面表面以及电子主导的晶面表面，使得到的Bi2Fe4O9复合光催化剂具有优异的光生电子分离能力以及优异的载流子分离效率等优势，从而具有优异的光催化活性，用作抗菌剂时具有优异的抗菌效果。
附图说明
[0029]图1为X射线衍射图，其中A、C、D依次为实施例1中六面体形貌Bi2Fe4O9、MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、Bi2Fe4O9复合光催化剂的X射线衍射图，B为对比例1中AuNPs
‑
Bi2Fe4O9复合材料的X射线衍射图，E为Bi2Fe4O9标尺图；
[0030]图2为扫描电镜图，其中a、b、d依次为实施例1中六面体形貌Bi2Fe4O9、MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、Bi2Fe4O9复合光催化剂的扫描电镜图，c为对比例1中AuNPs
‑
Bi2Fe4O9复合材料的扫描电镜图；
[0031]图3为透射电镜图，其中a和b为实施例1中Bi2Fe4O9复合光催化剂的透射电镜图，c和d为实施例1中Bi2Fe4O9复合光催化剂的高分辨率投射电镜图；
[0032]图4为紫外可见反射光谱，其中F、H、J依次为实施例1中六面体形貌Bi2Fe4O9、MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、Bi2Fe4O9复合光催化剂的紫外可见反射光谱，G为对比例1中AuNPs
‑
Bi2Fe4O9复合材料的紫外可见反射光谱；
[0033]图5为X射线光电子能谱图，其中M、K依次为实施例1中六面体形貌Bi2Fe4O9、MnO
x
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Bi2Fe4O9复合材料的X射线光电子能谱图，L为对比例1中AuNPs
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Bi2Fe4O9复合材料的X射线光电子能谱图；
[0034]图6为光电流图，其中P、R、S依次为实施例1中六面体形貌Bi2Fe4O9、MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、Bi2Fe4O9复合光催化剂的光电流图，Q为对比例1中AuNPs
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Bi2Fe4O9复合材料的光电流图；
[0035]图7为阻抗图，其中T、V、W依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铁盐、铋盐、碱性溶液混合后进行水热反应，得到六面体形貌的Bi2Fe4O9；将所述Bi2Fe4O9、锰盐、第一牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射，使MnO
x
颗粒沉积于所述Bi2Fe4O9由空穴主导的晶面表面，得到MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料；将所述MnO
x
‑
Bi2Fe4O9复合材料、金前驱体、第二牺牲剂的溶液混合后进行全光谱照射，使纳米金颗粒沉积于所述Bi2Fe4O9由电子主导的晶面表面，得到Bi2Fe4O9复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述Bi2Fe4O9的形貌为平行六面体。3.根据权利要求1所述的Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液的浓度为6mol/L
‑
8mol/L，所述铁盐、所述铋盐与所述碱性溶液的质量比为(2
‑
4):(1
‑
2):50。4.根据权利要求1所述的Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述锰盐与所述Bi2Fe4O9的质量比为0.001:100
‑
1:100；及/或，所述第一牺牲剂与所述Bi2Fe4O9的质量比为1:1
‑
2:3。5.根据权利要求1所述的Bi2Fe4O9复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述金前驱体与所述MnO
x
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Bi2Fe4O9复合材料的质量比为1:1000
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1:100；及/或，所述第二牺牲剂与所述MnO
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【专利技术属性】
技术研发人员：叶盛，朱婧，祁博龙，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：