本发明涉及利用水热合成法制备具有超结构、可见光响应的BiFeO3，利用该方法制备的光催化剂具有超结构，而且具有高效的可见光光催化效率。
技术背景
环境污染是当前影响人类生存和发展的重大问题之一，光催化技术催化活性和稳定性能高，环境友好，无二次污染，在环境污染控制和处理领域作用显著。但是，由于常用的光催化剂TiO2带隙为3.2eV，仅能被紫外光(只占太阳能的3.8％)激发，光催化剂存在载流子的复合率高、量子效率低、光吸收波长窄、不能有效利用可见光、太阳能利用率低等缺点。因此，开发新型高效的可见光响应光催化剂势在必行。
钙钛矿型催化剂由于其特殊的结构和较好的催化性能(光响应延伸至可见光区)，在光催化领域引起了国内外研究的广泛关注。BiFeO3具有三方扭曲的钙钛矿结构，能与一些其它的钙钛矿结构的化合物形成具有优良铁电性能的固溶体。BiFeO3的能带间隙为2.5eV，对紫外一可见光有较高的吸收以及良好的化学稳定性，因此，BiFeO3光催化剂为可见光光催化去除有机污染物技术的发展开辟了新途径。
纳米材料具有独特的量子效应、表面效应和载流子扩散效应等，有利于提高催化活性。因此，制备纳米结构的BiFeO3可见光响应光催化剂，将大大提高有机污染物的降解效率。水热合成法常用来在较低温度下合成结晶性和分散性较高的无机纳米材料，本发明拟采用水热法合成低成本、高效率的超结构可见光响应BiFeO3光催化剂，并将其应用于空气净化器中降解空气中的甲醛，考察其对甲醛的去除性能。
技术实现要素：
采用简捷、绿色环保的水热合成法制备具有超结构、可见光响应的高效BiFeO3光催化剂。
水热合成制备方法如下：以含Bi的硝酸盐(Bi(NO)3·5H2O)或草酸盐(Bi2(C2O4)3·7H2O)，Fe的钠盐(NaFeO2)或铵盐(C10H20FeN3O8)等为原料，按照摩尔比Bi∶Fe＝1∶1混合溶解于HNO3中，磁力搅拌使其完全溶解，加入质量百分数为10％～25％的表面活性剂和质量百分数为10％～15％的羟基多元酸(质量百分数均以某物质占Bi和Fe盐的混合原料质量百分含量计算)，使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为1～7，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬 的晶化反应釜中，.保持填充率为60-80％，在150-220℃条件下反应6～24h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗5-10次，抽滤，得到的样品在100-120℃烘箱内干燥12～24h，获得粉体，再在450-650℃的温度下马弗炉焙烧3～5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价。
所述的表面活性剂为聚乙二醇(PEG)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙二胺四乙酸(EDTA)中的一种；羟基多元酸为柠檬酸或酒石酸。
具体实施方式
实施例1：
称取24.3g Bi(NO)3·5H2O和5.6g NaFeO2溶于100mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入3g聚乙二醇和3.5g柠檬酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为5.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60％，在150℃条件下反应8h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗6次，抽滤，得到的样品在110℃烘箱内干燥12h，获得粉体，再在450℃的温度下马弗炉焙烧3h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为90.5％。
实施例2：
称取24.3g Bi(NO)3·5H2O和18.3g C10H20FeN3O8溶于150mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入6.4g十六烷基三甲基溴化铵和4.3g酒石酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为6.0左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为70％，在180℃条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗8次，抽滤，得到的样品在100℃烘箱内干燥12h，获得粉体，再在500℃的温度下马弗炉焙烧3h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为89.2％。
实施例3：
称取20.2g Bi2(C2O4)3·7H2O和18.3g C10H20FeN3O8溶于150mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其 完全溶解，加入9.6g乙二胺四乙酸和5.8g酒石酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60％，在220℃条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120℃烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550℃的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为85.8％。
实施例4：
称取24.3g Bi(NO)3·5H2O和18.3g C10H20FeN3O8溶于150mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入10.7g十六烷基三甲基溴化铵和6.4g柠檬酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60％，在180℃条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120℃烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550℃的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为94.8％。
实施例5：
称取20.2g Bi2(C2O4)3·7H2O和5.6g NaFeO2溶于100mL HNO3溶液中，磁力搅拌使其完全溶解，加入6.5g乙二胺四乙酸和5.8g酒石酸使其与原料均匀混合，控制体系的pH值为6.5左右，形成悬浮液；将悬浮液移入带有聚四氟乙烯内衬的晶化反应釜中，保持填充率为60％，在200℃条件下反应6h，待反应结束后，将反应釜冷却至室温，将反应产物离心分离出沉淀，用去离子水和无水乙醇清洗10次，抽滤，得到的样品在120℃烘箱内干燥24h，获得粉体，再在550℃的温度下马弗炉焙烧5h，获得具有超结构的、高效可见光响应的BiFeO3光催化剂，研磨，压片，再研磨过筛，得20-40目颗粒，进行甲醛光催化反应性能评价，测得甲醛净化效率为83.7％。