一种氧化型光催化剂及其制备方法

本发明涉及光催化，尤其涉及一种氧化型光催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、光催化实现污染物的矿化降解，是一种绿色高效的降解污染物的技术。光催化污染物降解过程主要依靠包括超氧负离子自由基、羟基自由基和光生空穴等活性物种。bi23v4o44.5作为一类典型的氧化型光催化剂，具有窄的禁带宽度，具有可见光下氧化降解污染物的能力。然而，bi23v4o44.5因其导带和价带位置较低，通常无法产生超氧负离子自由基，只能利用光生空穴和羟基自由基用于光催化降解污染物。因而，其氧化降解能力受到一定限制。

2、活性物种的产生跟光催化剂的表面态有密切关系，而构建氧空位是一种调节光催化剂表面态的新型技术手段，能够增加光催化污染物降解过程中形成的活性物种种类及浓度。目前，氧空位构筑的主要方式是先制备得到不含氧空位的bi23v4o44.5超薄纳米片，然后利用还原性气氛(h2或co)进行热还原，但是h2或co等还原气体的使用，对设备要求极高，操作条件也十分苛刻。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种bi23v4o44.5超薄纳米片光催化剂及其制备方法。本发明以离子交换法成功制得含氧空位的bi23v4o44.5超薄纳米片，反应条件温和，操作简单。

2、为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种氧化型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将bi2wo6超薄纳米片和n,n-二甲基甲酰胺混合，得到bi2wo6悬浮液；

5、将所述bi2wo6悬浮液与invo4超薄纳米片混合，进行离子交换，得到所述氧化型光催化剂，所述氧化型光催化剂为bi23v4o44.5超薄纳米片；

6、所述bi2wo6超薄纳米片与invo4超薄纳米片的摩尔比为1:1～6。

7、优选地，所述bi2wo6超薄纳米片与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为1mmol：80～100ml。

8、优选地，所述bi2wo6超薄纳米片和n,n-二甲基甲酰胺混合的方式为搅拌；所述搅拌的转速为300～800rmp。

9、优选地，所述离子交换的温度为20～30℃，时间为1.5～2h。

10、优选地，所述bi2wo6超薄纳米片的厚度为0.1～2nm。

11、优选地，所述invo4超薄纳米片的厚度为0.1～1nm。

12、本发明还提供了上述技术方案所述bi2wo6超薄纳米片的制备方法包括：

13、将bi(no3)3·5h2o、na2wo4·2h2o、十六烷基三甲基溴化铵和水混合，进行水热反应，得到bi2wo6超薄纳米片；

14、所述bi(no3)3·5h2o和na2wo4·2h2o的摩尔比为2:1。

15、优选地，所述水热反应的温度为120～200℃，时间为12～24h。

16、优选地，所述invo4超薄纳米片的制备方法包括：

17、将na3vo4、incl3、浓硝酸和水混合，进行水热反应，得到invo4超薄纳米片；

18、所述na3vo4和incl3的摩尔比为1:1。

19、优选地，所述水热反应的温度为120～180℃，时间为12～24h。

20、本发明提供了一种氧化型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将bi2wo6超薄纳米片和n,n-二甲基甲酰胺混合，得到bi2wo6悬浮液；将所述bi2wo6悬浮液与invo4超薄纳米片混合，进行离子交换，得到所述氧化型光催化剂，所述氧化型光催化剂为bi23v4o44.5超薄纳米片；所述bi2wo6超薄纳米片与invo4超薄纳米片的摩尔比为1:1～6。本发明以dmf作为溶剂，利用bi2wo6超薄纳米片和invo4超薄纳米片在dmf溶剂中溶解度的差异，使得bi3+和in2+在离子交换时，并不是等物质的量交换，从而产生氧空位，得到表面含氧空位的bi23v4o44.5超薄纳米片。

技术特征：

1.一种氧化型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述bi2wo6超薄纳米片与n,n-二甲基甲酰胺的用量比为1mmol：80～100ml。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述bi2wo6超薄纳米片和n,n-二甲基甲酰胺混合的方式为搅拌；所述搅拌的转速为300～800rmp。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子交换的温度为20～30℃，时间为1.5～2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述bi2wo6超薄纳米片的厚度为0.1～2nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述invo4超薄纳米片的厚度为0.1～1nm。

7.根据权利要求1或5所述的制备方法，所述bi2wo6超薄纳米片的制备方法包括：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～200℃，时间为12～24h。

9.根据权利要求1或6所述的制备方法，所述invo4超薄纳米片的制备方法包括：

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～180℃，时间为12～24h。

技术总结
本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种氧化型光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法将Bi2WO6超薄纳米片、N,N‑二甲基甲酰胺进行混合，得到Bi2WO6悬浮液；将Bi2WO6悬浮液与InVO4超薄纳米片混合，进行离子交换，得到Bi23V4O44.5超薄纳米片。本发明以离子交换法成功制得含氧空位的Bi23V4O44.5超薄纳米片，反应条件温和，操作简单。

技术研发人员：韩得满,陈伟
受保护的技术使用者：台州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12