本發(fā)明涉及一種高性能鉍/氧化鉍/碳復合光催化材料的制備，尤其是利用有機-無機絡(luò)合，煅燒方法制備小粒徑鉍/氧化鉍/碳復合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著染料工業(yè)的發(fā)展，其生產(chǎn)的廢水已經(jīng)成為當前最重要的水體污染源之一。國內(nèi)外學著采用各種方法去除水中的染料分子，其中光催化劑因其節(jié)能高效、性質(zhì)穩(wěn)定、污染物降解徹底而被廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)二氧化鈦,氧化鋅和磷酸鉍是應(yīng)用最為廣泛的光催化劑，可以高效的降解多種有毒有機物，但其較寬的禁帶寬度(約3.2eV)使其只對紫外光產(chǎn)生響應(yīng)，對太陽光的利用很低。

鉍系材料因其獨特的電子結(jié)構(gòu)，很好的可見光吸收能力和有機化合物高降解能力吸引了很多學者研究。氧化鉍是最常見的鉍系材料，它有很多優(yōu)點，比如，它有很窄的禁帶寬度并且可以被可見光激發(fā)。另外，氧化鉍是無毒的，而且容易制備。然而，由于光生電子-空穴對容易復合和氧化鉍光量子效率不高，所以氧化鉍光催化性能仍不理想。貴金屬如金、銀和鉑等具有表面等離子共振效應(yīng)，可以幫助提高半導體拓展光吸收，提高光催化活性。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)了金屬鉍具有紫外介導的表面等離子體共振效應(yīng)，是一個很好的直接表面等離子體光催化劑，與金屬鉍復合，可以提高半導體光的光催化活性。合成鉍/金屬鉍/碳的復合光催化材料并未報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種利用無機-有機絡(luò)合，煅燒方法制備小粒徑鉍/氧化鉍/碳復合材料的方法，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)，得到復合材料。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種小粒徑鉍/氧化鉍/碳復合材料的制備方法。

本發(fā)明的小粒徑鉍/氧化鉍/碳復合材料的制備方法，包括以下幾個步驟：

1)在290ml的純水中加入10ml的硝酸，稱取48.51g(0.1mol)五水硝酸鉍加入到硝酸溶液中，超聲2h。

2)在強烈攪拌下，在步驟1)配好的溶液中加入29.22g(0.1mol)的乙二胺四乙酸，加入氫氧化銨調(diào)pH為6.5，將懸浮液攪拌2h,得到清澈透明的EDTA-Bi溶液。

3)使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀使大部分水在60℃時蒸發(fā)。在120℃干燥72h后得到作為鉍/氧化鉍/碳復合光催化劑的制備前驅(qū)體EDTA-Bi。

4)稱取5克的前驅(qū)體轉(zhuǎn)移到陶瓷坩堝在空氣中加熱2h，加熱速率控制在每分鐘4℃。得到的樣品即為鉍/氧化鉍/碳復合光催化材料。

在上述制備步驟中，所有試劑采用的都是試劑純，沒有其他處理。

在步驟4)中加熱到的溫度范圍是300-600℃。

本發(fā)明的優(yōu)點

本發(fā)明采用無機-有機絡(luò)合煅燒方法，工藝流程簡單，成本低，通過改變加熱溫度，可以獲得活性不同的復合材料，是一種具有商業(yè)利用價值的制備方法。所制備的鉍/氧化鉍/碳復合材料，顯著的提高了材料對可見光的吸收率，材料的的光催化活性，為可見光的光催化提供了新的方向和思路。

附圖說明

圖1，樣品在步驟4)分別加熱到300℃、400℃、500℃、600℃，樣品分別記作300、400、500、600。(a)樣品和氧化鉍對2,4-二氯酚(2,4-DCP)在可見光光催化降解的表觀速率常數(shù)(λ＞420nm)(b)樣品和氧化鉍對2,4-DCP在模擬日光照射光催化降解的表觀速率常數(shù)

圖2，所制備樣品的紫外-可見漫反射光譜。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

本發(fā)明下述實施例中所使用的硝酸，五水硝酸鉍，乙二胺四乙酸均為市售分析純，目標降解污染物2,4-二氯酚(2,4-DCP)均為市售的分析純，純水為自制。

實施例1:樣品的制備與命名。

在290ml的純水中加入10ml的硝酸，稱取48.51g(0.1mol)五水硝酸鉍加入到硝酸溶液中，超聲2h。在強烈攪拌下，向溶液中加入29.22g(0.1mol)的乙二胺四乙酸，加入氫氧化銨調(diào)pH為6.5，將懸浮液攪拌直到得到清澈透明的EDTA-Bi溶液。使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀使大部分水在60℃時蒸發(fā)。在120℃干燥72h后得到作為鉍/氧化鉍/碳復合光催化劑的制備前驅(qū)體EDTA-Bi。稱取5克的前驅(qū)體轉(zhuǎn)移到陶瓷坩堝在空氣中加熱2h，分別加熱到300℃、400℃、500℃、600℃，加熱速率控制在每分鐘4℃。樣品分別記作300、400、500、600。

實施例2：所制備樣品降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)的能力。

為了考察復合光催化劑鉍/氧化鉍/碳對無色苯基污染物的降解能力，采用2,4-二氯酚為目標探針分子對其活性進行了考察。通過2,4-DCP的降解表征了所制備的樣品的光催化活性。圖1a和1b是2,4-DCP的可見光光催化降解的表觀速率常數(shù)(λ>420nm)和模擬日光照射。很明顯，樣品400具有最高的光催化活性和所有樣品的有機-無機絡(luò)合，煅燒的制備方法具有更高的光催化活性比模擬太陽光和可見光照射下氧化鉍(λ>420nm)很明顯，相比模擬太陽光和可見光照射下氧化鉍(λ>420nm)，樣品400具有最高的光催化活性，所有通過有機-無機絡(luò)合，煅燒制備方法得到的樣品具有更高的光催化活性。

實施例3：樣品的光學性質(zhì)表征

采用Hitachi U-3900紫外-可見分光光度計，以BaSO₄作為參比，掃描波長范圍為：200-800nm,狹縫寬度2nm，掃描速度為600nm/min,檢測樣品的光學性能的變化。電子性質(zhì)的變化會導致材料的光物理性質(zhì)發(fā)生改變，導致光譜的形狀和強度發(fā)生改變。圖2為純氧化鉍和鉍/氧化鉍/碳復合光催化劑的紫外漫反射光譜圖。樣品300在紫外和可見光區(qū)域的下表現(xiàn)出強烈的吸收，是因為大量的剩余有機碳。樣品400有一個廣泛的可見光波段吸收，也是因為剩余有機碳。此外，金屬Bi也可以提高樣品300和400的可見光吸收。隨著制備溫度的增加，樣品400、500和600的吸收邊隨著波長的增大而向長波方向移動。與600號樣品相比，Bi₂O₃的吸收邊紅移，這是由于其粒徑較大。