一種光催化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光催化領(lǐng)域，尤其涉及一種光催化材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化材料是指通過(guò)該材料、在光的作用下發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)所需的一類半導(dǎo)體催化劑材料，世界上能作為光催化材料的有很多，例如:二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘、氧化鉍等多種氧化物硫化物半導(dǎo)體。
[0003]其中，S-Bi2O3因其具有較大的比表面積、優(yōu)秀的導(dǎo)電性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及較窄的帶隙(2.8eV)，而成為非常具有發(fā)展?jié)摿Φ墓獯呋牧?。?S-Bi2O3吸收光能而產(chǎn)生和帶隙相匹配的電子空穴對(duì)，使其具有較強(qiáng)的催化性能，用于催化有機(jī)染料分解、降解空氣中的污染物等。但是，目前公開的含氧化鉍的復(fù)合材料催化穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種光催化材料及其制備方法，本發(fā)明提供的光催化材料催化穩(wěn)定性好。
[0005]本發(fā)明提供了一種光催化材料，其特征在于，所述光催化劑為金屬摻雜的球形δ-Β12Ο3，
[0006]其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種。
[0007]優(yōu)選的，所述光催化劑中，所述金屬與所述球形S-Bi2O3的摩爾比為(I?20):100。
[0008]本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的光催化材料的制備方法，包括:
[0009]I)將鉍源、溶劑和金屬粉混合，并超聲至金屬粉完全溶解，得到混合溶液，
[0010]其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種；
[0011]2)將混合溶液在120?200 °C反應(yīng)，得到金屬摻雜的球形δ-Β i 2Ο3。
[0012]優(yōu)選的，所述鉍源為五水合硝酸鉍。
[0013]優(yōu)選的，所述溶劑為乙二醇和乙醇。
[0014]優(yōu)選的，所述乙二醇與所述乙醇的體積比為1:(3?5)。
[0015]優(yōu)選的，所述鉍源與所述金屬粉的摩爾比為(I?20):100。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟I)具體為:
[0017]將鉍源與溶劑混合，攪拌至鉍源溶解后，再加入金屬粉，并超聲至金屬粉完全溶解，得到混合溶液。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟2)的反應(yīng)時(shí)間為I?12小時(shí)。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟2)反應(yīng)的溫度為140?160°C。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種光催化材料及其制備方法，本發(fā)明提供的催化材料，為金屬摻雜的球形S-Bi2O3,其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種，其中，本發(fā)明通過(guò)將鎳、鋁和鋅中的一種或幾種金屬摻雜在球形S-Bi2O3中，使得得到的光催化材料對(duì)NO氧化的反應(yīng)的催化效率大大提高，且催化穩(wěn)定性好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的光催化材料的對(duì)NO氧化的催化效率為52.2%，且5次催化后保持在原有催化效率的90.7%。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1?2制備得到的材料以及未摻雜的Bi2O3的XRD圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1?2制備得到的材料以及未摻雜的Bi2O3的XRD圖局部放大圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1?2制備得到的材料以及未摻雜的Bi2O3的催化性能、能帶寬度以及光吸收強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果；
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1?2制備得到的材料以及未摻雜的Bi2O3的降解曲線；
[0025]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的材料的掃描電鏡照片；
[0026]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的材料的透射電鏡照片；
[0027]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的材料的循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明提供了一種光催化材料，其特征在于，所述光催化劑為金屬摻雜的球形δ-
Β?2θ3，
[0029]其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種。
[0030]按照本發(fā)明，所述光催化劑中，所述金屬與所述球形S-Bi2O3的摩爾比優(yōu)選為(I?20): 100，更優(yōu)選為(2?18): 100，更優(yōu)選為(4?15): 100，更優(yōu)選為(6?12): 100，最優(yōu)選為(8?10):100ο
[0031]本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的光催化材料的制備方法，包括:
[0032]I)將鉍源、溶劑和金屬粉混合，并超聲至金屬粉完全溶解，得到混合溶液，
[0033]其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種；
[0034]2)將混合溶液在120?200 °C反應(yīng)，得到金屬摻雜的球形S-Bi2O3。
[0035]按照本發(fā)明，本發(fā)明將鉍源、溶劑和金屬粉混合，并超聲至金屬粉完全溶解，得到混合溶液;其中，所述鉍源優(yōu)選為五水合硝酸;所述溶劑優(yōu)選為乙二醇和乙醇，所述乙二醇與所述乙醇的體積比為1: (3?5)，更優(yōu)選為1:4;所述金屬優(yōu)選為鎳和鋅中的一種或兩種；本發(fā)明對(duì)金屬粉的粒度沒有特殊要求，本領(lǐng)域公知的可用于摻雜的金屬均可;所述鉍源與所述金屬粉的摩爾比為(I?20): 100，更優(yōu)選為(2?18): 100，更優(yōu)選為(4?15): 100，更優(yōu)選為(6?12): 100，最優(yōu)選為(8?10): 100。
[0036]且為了使得到的催化材料具有更好的催化性能，本發(fā)明優(yōu)選先將鉍源與溶劑混合，攪拌至鉍源溶解后，再加入金屬粉，并超聲至金屬粉完全溶解，得到混合溶液。其中，超聲過(guò)程中，可以攪拌也可以不攪拌，只要使個(gè)原料混合均勻即可。
[0037]按照本發(fā)明，本發(fā)明將混合溶液在120?200V反應(yīng)，得到金屬摻雜的球形S-Bi2O3，所述反應(yīng)的溫度優(yōu)選為140?160°C，所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為I?12小時(shí)，更優(yōu)選為4?8小時(shí)，更優(yōu)選為5?6小時(shí);本發(fā)明對(duì)反應(yīng)的容器沒有特殊要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的用于金屬摻雜的復(fù)合材料制備的反應(yīng)容器均可，如Teflon(特氟龍)內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜。
[0038]本發(fā)明中，為了使得到的金屬摻雜的球形S-Bi2O3的性能更好，本發(fā)明優(yōu)選將反應(yīng)得到的金屬摻雜的球形δ-Β i 203用水和乙醇清洗，并與50?60 °C干燥得到。
[0039]本發(fā)明提供了一種光催化材料及其制備方法，本發(fā)明提供的催化材料，通過(guò)將金屬摻雜在球形S-Bi2O3得到，其中，所述金屬為鎳、鋁和鋅中的一種或幾種，其中，本發(fā)明通過(guò)將鎳、鋁和鋅中的一種或幾種金屬摻雜在球形S-Bi2O3中，使得得到的光催化材料對(duì)NO氧化的反應(yīng)的催化效率大大提高，且催化穩(wěn)定性好。
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042]將0.469g Bi(NO3)3.5H20溶解于8mL乙二醇和32mL乙醇的混合溶液中，充分?jǐn)嚢枞芙夂?，加入一定?mg的Ni粉，超聲直至金屬粉末全部溶解，然后放置在Tef 1n內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度160°C，反應(yīng)時(shí)