本發(fā)明涉及一種復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料及其制備方法，屬于新材料及環(huán)保領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科技進(jìn)步和社會(huì)的不斷發(fā)展，環(huán)境和能源問(wèn)題日益嚴(yán)重。光催化材料能夠在光照的條件下，有效的降解污水和空氣中有機(jī)有害物質(zhì)，生成H₂O和CO₂，達(dá)到去污環(huán)保的功能。傳統(tǒng)的光催化材料主要是以TiO₂為主，這類光催化材料的禁帶寬度較大，并且只能在紫外光的照射下發(fā)生光催化效應(yīng)，這無(wú)疑限制了它的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

而鉍系材料具有較小的禁帶寬度，且能夠在可見(jiàn)光的作用下降解有機(jī)物質(zhì)，給實(shí)際應(yīng)用提供了更大的空間。因此也是除了鈦系材料以外，研究較多的一類光催化材料。然而，單一的鉍系材料會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生的光生電子空穴對(duì)較高的復(fù)合率而導(dǎo)致光催化活性的降低。為了提高光催化材料的活性，選擇兩種不同半導(dǎo)體復(fù)合，在其接觸面上形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，將有助于光生電子-空穴對(duì)的分離，減少?gòu)?fù)合率，提高光催化效率。

BiOBr和BiVO₄在可見(jiàn)光下具有一定的光催化活性。但單一的BiOBr和BiVO₄由于較高的光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率，光催化活性非常有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料。

本發(fā)明的的另一目的在于提供上述復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的制備方法。

本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于水熱法合成BiOBr和BiVO₄，以及將合成出的BiOBr和BiVO₄混合在乙醇中，超聲處理至混合物均勻，然后干燥，即得混合均勻的BiOBr/BiVO₄復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為。

提供一種BiOBr/BiVO₄復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料。以CTAB為溴源，Bi(NO₃)₃·5H₂O為鉍源，采用水熱發(fā)合成BiOBr；以NH₄VO₃作為釩源同時(shí)作為促進(jìn)劑，Bi(NO₃)₃·5H₂O為鉍源，水熱法合成BiVO₄；以乙醇為介質(zhì)，把BiOBr和BiVO₄按一定比例混合，超聲波處理后，得到BiOBr/BiVO₄復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料。

所述的BiOBr的合成過(guò)程中，Bi(NO₃)₃·5H₂O和CTAB的質(zhì)量比為1:2~1:3，合成溫度為140℃~160℃，反應(yīng)時(shí)間為12~24h。

所述的BiVO₄的合成過(guò)程中，NH₄VO₃和Bi(NO₃)₃·5H₂O的物質(zhì)量之比為1:2~1:4。反應(yīng)溫度為70~90^oC，反應(yīng)時(shí)間為12~24h。

本發(fā)明制備不同比例的BiOBr/BiVO₄,表示為BiOBr/BiVO₄-xx，比例為1:0、2:3、1:1、3:2、0:1，分別表示為BiOBr、BiOBr/BiVO₄-60、BiOBr/BiVO₄-50、BiOBr/BiVO₄-40、BiVO₄。

上述的光催化材料能夠在可見(jiàn)光下降解有機(jī)污染物。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）所示的光催化材料的制備過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作，無(wú)污染；

2）所述的光催化材料制備過(guò)程中，選用乙醇作為BiOBr和BiVO₄的混合液態(tài)環(huán)境，有利于快速干燥，物質(zhì)不易結(jié)塊，節(jié)約了能源；

3）所述的光催化材料制備過(guò)程中，通過(guò)超聲波處理使得BiOBr和BiVO₄混合均勻，減少了物質(zhì)的團(tuán)聚，提高了比表面積；

4）所述的光催化材料，窄化了半導(dǎo)體禁帶寬度，增強(qiáng)了催化劑對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)，提高了光催化效率；

5）所述的光催化材料，降解污染物后，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，且催化劑易與溶液分離，穩(wěn)定性好，便于循環(huán)利用，節(jié)約了成本，可工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為BiOBr、BiVO₄、BiOBr/BiVO₄的SEM圖和BiOBr/BiVO₄的TEM圖。

圖2為BiOBr、BiVO₄、BiOBr/BiVO₄的UV-Vis漫反射光譜圖。

圖3為BiOBr/BiVO₄復(fù)合光催化材料在可見(jiàn)光（300W鹵鎢燈、400nm截止濾波片）的照射下降解羅丹明B的效果圖。結(jié)果表明BiOBr/BiVO₄-50對(duì)有機(jī)污染物羅丹明B的降解效果最好。

圖4為BiOBr/BiVO₄復(fù)合光催化材料循環(huán)利用15次對(duì)羅丹明B的降解圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的光催化材料進(jìn)行描述，本實(shí)例只用于進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1：

制備BiOBr光催化劑。將一定量的Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在10mL純乙醇中，形成溶液A，將十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）緩慢加入到A中，攪拌并超聲波處理后形成前驅(qū)體B，（Bi(NO₃)₃·5H₂O與CTAB的質(zhì)量比為1:2~1:3）。將B轉(zhuǎn)移至50mL聚四氟乙烯襯里的高壓釜中，體積填充度80%。將高壓釜密封，加熱溫度為140~160℃，反應(yīng)時(shí)間12~24h。反應(yīng)后離心、洗滌2~3次，在60℃烘箱中干燥8h，得到BiOBr粉末。

實(shí)施例2：

制備BiVO₄光催化劑。NH₄VO₃溶解在20mL去離子水中，放入96℃的恒溫箱中20min后形成溶液C。Bi（NO₃）₃?5H₂O加到20mL去離子水中得到溶液D，其中NH₄VO₃與Bi（NO₃）₃?5H₂O的質(zhì)量之比為1:2~1:4，將D溶液緩慢滴加到C中，形成前驅(qū)體E。然后將E轉(zhuǎn)移至燒瓶中，調(diào)節(jié)恒溫水浴鍋至70~90℃，反應(yīng)12h。離心、洗滌后，放入60℃恒溫箱中干燥5h，得到BiVO₄。

實(shí)施例3：

制備BiOBr/BiVO₄光催化劑。將上述實(shí)施例1和實(shí)施例2得到的BiOBr和BiVO₄按2:3加入到乙醇中，然后超聲波處理30min，混合均勻后，放入60℃恒溫箱中干燥2h，得到BiOBr/BiVO₄-60復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例4

在上述實(shí)施例3中，除配比換成1:1之外，其他條件不變，制得BiOBr/BiVO₄-50復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例5

在上述實(shí)施例3中，除配比換成3:2之外，其他條件不變，制得BiOBr/BiVO₄-40復(fù)合光催化劑。