【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料，具体涉及一种稀土金属掺杂硫酸氧铋（bi2o2so4）光催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
1、伴随着工业化进程的快速推进，对于化石燃料的需求愈发增加，从而导致二氧化碳（co2）的排放量大幅增加。随之而来的是碳循环平衡的破坏，大气中co2的含量逐年上升，带来了造成冰川融化、海洋酸化、极端天气等严重的环境问题。co2因其高稳定性、不可燃性等特点，使得其还原要求及其严苛，催化还原co2是当今社会面临的一大难题。因此，急需开发新型有效的co2还原手段，高经济效益、高选择性和高效率的光催化对于co2还原起着重要作用。如专利申请文献“一种基于异核mofs模板构筑金属掺杂氧化铟光催化剂的制备方法（公开号：cn109821526a）”，属于催化剂研发和制备
以铟基异核mofs为模板构筑具有优异光催化还原二氧化碳性能的镂空棒状结构金属掺杂氧化铟异质节材料in2o3/mox，m＝fe、cu、zn、ni等金属，该光催化剂用于催化还原二氧化碳生成一氧化碳具有优异的光催化活性。
2、硫酸氧铋（bi2o2so4）具有典型的sillén结构，其结构中交替的(bi2o2)2+和(so4)2-层，在光催化中具有潜在的应用前景。但是bi2o2so4因其较宽的带隙以及载流子的快速复合导致其对太阳光的利用率较低，从而致使其在光催化还原co2方面的应用受到了极大的限制。稀土金属元素掺杂策略可以在半导体材料的带隙之间形成一个掺杂能级，从而增加其对太阳光的利用率进而来增强光催化活性，是一个有效改性策略。此外，稀土金属元素掺杂会导
3、对于bi2o2so4的合成，一直缺乏合理的可控制备技术。我们在2021年（appl.catal.b,297:120492.doi:10.1016/j.apcatb.2021.120492）报道了一种通过溶液法先合成铋和硫脲前驱体，然后退火可控制备bi2o2so4，然而此法需要消耗大量溶剂，且无法实现金属离子的掺杂。随后我们在专利技术专利（公开号：cn116078405a），首先公布一种固相研磨法制备bi2o2so4光催化剂的策略，实现了bi2o2so4的快速可控合成。然后原位还原制备了bi单质协同氧缺陷的硫酸氧铋光催化剂，展现了较高的光催化活性的提高。此法的优势明显可以实现bi2o2so4的快速宏量制备，且无需溶剂。同时在此基础上，本专利技术采用类似的固相研磨法，利用研磨过程中引入稀土元素，在经过退火，实现了稀土元素掺杂的bi2o2so4的快速可控合成。成功调节了bi2o2so4的带隙，表现出较强的可见光吸收性能，用于光催化co2还原，可以高效制备能源燃料。
技术实现思路
1、为解决目前bi2o2so4的可控制备难、带隙大、难掺杂等问题，本专利技术提供一种稀土金属掺杂硫酸氧铋光催化剂、制备方法及其应用。该制备方法工艺简单、可操作性强、无溶剂，且该光催化剂具有稳定、可重复使用、强还原型等特点。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的。
3、一种稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，以五水合硝酸铋、硫脲、稀土金属硝酸盐为原料，先通过固相研磨，在通过高温煅烧退火的方法形成稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂。
4、其制备方法，包括以下步骤：
5、步骤一，将五水合硝酸铋置于研钵中研磨，将其由白色晶体研磨至细腻均匀的白色粉末。
6、步骤二，分散加入一定量稀土金属硝酸盐材料，继续研磨，直至稀土金属硝酸盐和五水合硝酸铋混合均匀。
7、步骤三，得到的产物平铺在研钵中，在加入一定量硫脲，研钵内样品呈橘黄色粘稠状，继续研磨，直至样品分散均匀、干燥，得到明黄色粉末。
8、步骤四，将步骤三得到的明黄色粉末平铺于瓷舟内，然后将瓷舟放置于马弗炉中，在大气氛围下以1-10℃/min升温至500-600℃，在500-600℃下保持1-5h，得到稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂。
9、进一步地，步骤一中研磨的时间为15~30min。
10、进一步地，步骤二中所述稀土金属硝酸盐和五水合硝酸铋的质量比为1：100~500。
11、进一步地，所述稀土金属硝酸盐材料包括硝酸铒、硝酸镨、硝酸铈、硝酸镧、硝酸钕、硝酸镱、硝酸钬、硝酸镝中的一种或多种。
12、进一步地，步骤二中研磨的时间为15~30min。
13、进一步地，步骤三中所述硫脲和五水合硝酸铋的质量比为1：1~5。
14、进一步地，步骤三中研磨的时间为15~30min。
15、进一步地，步骤四中的退火条件为升温速率为5℃/min，升温至550℃，在550℃下保持2h。
16、本专利技术还提供一种稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂在二氧化碳光还原中的应用。
17、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
18、（1）本专利技术所要保护的技术方案工艺简单、可操作性强、无溶剂、无毒副产物产生。
19、（2）本专利技术方案所制备的催化剂为光催化剂，在可见光下表现出较强的光吸收，且具有稳定、可重复使用、强还原型等特点。
20、（3）本专利技术所制备的催化剂同时对co2的还原降解有一定的指向性，可以有效应用于co2还原，适用性广，具有良好的应用前景。
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1.一种稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中研磨的时间为15~30min。
3.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述稀土金属硝酸盐和五水合硝酸铋的质量比为1：100~500。
4.如权利要求3所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述稀土金属硝酸盐材料包括硝酸铒、硝酸镨、硝酸铈、硝酸镧、硝酸钕、硝酸镱、硝酸钬、硝酸镝中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中研磨的时间为15~30min。
6.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述硫脲和五水合硝酸铋的质量比为1：1~5。
7.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中研磨的时间为15~30mi
8.如权利要求1所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中的退火条件为升温速率为5℃/min，升温至550℃，在550℃下保持2h。
9.一种如权利要求1~8任一项所述方法制备的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂。
10.一种根据权利要求9所述的稀土金属掺杂Bi2O2SO4光催化剂在二氧化碳光还原中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中研磨的时间为15~30min。
3.如权利要求1所述的稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述稀土金属硝酸盐和五水合硝酸铋的质量比为1：100~500。
4.如权利要求3所述的稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述稀土金属硝酸盐材料包括硝酸铒、硝酸镨、硝酸铈、硝酸镧、硝酸钕、硝酸镱、硝酸钬、硝酸镝中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的稀土金属掺杂bi2o2so4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中研磨...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿芹，项鹏程，李怡招，金瑞奔，陈思，董帆，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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