一种改性铋酸铜光催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光催化领域，特别是涉及一种改性铋酸铜光催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]可见光响应的光催化材料可以在太阳光的作用下，进行光降解反应，产生的活性基团可以将污染物去除。铋系光催化材料中，Bi失去3个电子，则Bi的6s2轨道由于可与02p轨道发生部分重叠而在半导体中形成价带顶端，使得禁带宽度降低从而实现对可见光波长良好的响应，并且有效地增加了价带的宽度，有利于提高空穴的移动性、减少光生载流子的复合。常见的尖晶石结构铋系光催化剂铋酸铜，由于具有较高的光稳定性和较低的化学亲和能等特点导致单相的铋酸铜在可见光区并没有显著的光催化活性，需要在双氧水的作用下才能有效分解各种有机污染物。对铋酸铜光催化剂进行金属离子掺杂改性，将金属离子引入到晶格内，使晶格内部产生缺陷引入新的能级，导致载流子的扩散长度增加，从而影响光生电子-空穴对的复合，可成为光生电子或空穴俘获陷阱而延长其寿命。进而显著的提高铋酸铜光催化剂的光催化活性。
[0003]目前铋酸铜的合成方法主要有固态研磨法、离子交换法和水热法。其中固态研磨法和离子交换法制备均存在反应条件苛刻，制备程序复杂等缺点；水热法存在制备周期长，设备要求高等缺点。硝酸铋需要在酸性较强的条件下才可以溶解，而常规的溶胶凝胶法搅拌过程中，酸性物质会挥发造成酸性减弱，从而溶胶在未形成凝胶的时候就会形成沉淀，阻止反应的进一步进行。目前还没有采用溶胶凝胶法制备铋酸铜光催化材料的报道。
[0004]蜂窝陶瓷载体具有微孔多、比表面积大等优点，对改性铋酸铜光催化材料具有很好的附着性能。因此，研究一种工艺简单和光催化性能优异的蜂窝陶瓷负载改性铋酸铜光催化剂的方法，具有良好的应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种改性铋酸铜光催化剂及其制备方法，其合成方法简单，催化剂可见光光催化性能良好。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种改性铋酸铜光催化剂，所述改性铋酸铜光催化剂为金属铝掺杂的改性铋酸铜光催化剂。
[0007]在本发明一个较佳实施例中，所述改性铋酸铜光催化剂负载于蜂窝陶瓷片上。
[0008]提供一种改性铋酸铜光催化剂的制备方法，包括步骤为:(1)将三水合硝酸铜、五水合硝酸铋和九水合硝酸铝加入到丙酮、丙三醇、硝酸和无水乙酸混合的溶液中，搅拌得到黄色凝胶；(2)将所述黄色凝胶烘干得到干燥凝胶，再将所述干燥凝胶煅烧得到改性铋酸铜光催化剂。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，步骤(1)中所述丙酮、所述丙三醇、所述硝酸和所述无水乙酸的体积比为3:2:1:1。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，步骤(1)中所述三水合硝酸铜、所述五水合硝酸铋和所述九水合硝酸铝的物质的量比为1:1.9:0.1。
[0011 ] 在本发明一个较佳实施例中，步骤(1)中所述搅拌时的温度为45 °C。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，步骤(2)中所述黄色凝胶烘干时的温度为140°C，烘干时间为半小时。
[0013]在本发明一个较佳实施例中，步骤(2 )中所述干燥凝胶煅烧时的温度为500 °C，煅烧时间为3小时，所述煅烧在马弗炉中进行。
[0014]在本发明一个较佳实施例中，所述改性铋酸铜光催化剂的制备方法还包括将蜂窝陶瓷片浸于所述黄色凝胶中，再取出烘干并煅烧得到负载于蜂窝陶瓷片的改性铋酸铜光催化剂。
[0015]在本发明一个较佳实施例中，所述蜂窝陶瓷片为堇青石蜂窝陶瓷片，所述蜂窝陶瓷片浸于所述黄色凝胶中10分钟，所述烘干的温度为140°C，烘干时间为半小时，所述煅烧时的温度为500°C，煅烧时间为3小时，所述煅烧在马弗炉中进行。
[0016]本发明的有益效果是:本发明的改性铋酸铜光催化剂及其制备方法，制备方法简单、成本低，解决了铋系光催化材料不能使用溶胶凝胶法制备的问题，制备出的蜂窝陶瓷负载改性铋酸铜光催化剂的可见光响应性能良好，在可见光照射下可以分解各种污染物质。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
图1是本发明的改性铋酸铜光催化剂的XRD图谱；
图2是本发明的改性铋酸铜光催化剂的紫外可见吸收光谱图；
图3是本发明的蜂窝陶瓷负载改性铋酸铜光催化剂对模拟染料的降解示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例一:
提供一种改性铋酸铜光催化剂，所述改性铋酸铜光催化剂为金属铝掺杂的改性铋酸铜光催化剂，可以将所述改性铋酸铜光催化剂负载于堇青石蜂窝陶瓷片上。
[0020]实施例二:
提供一种改性铋酸铜光催化剂的制备方法，包括步骤为:
(1)按照体积比为3:2:1:1，取丙酮60ml、丙三醇40ml、硝酸20ml和无水乙酸20ml，搅拌均匀得到澄清透明溶液；
(2)按照化学计量即物质的量比1:1.9:0.1，取三水合硝酸铜4.832g、五水合硝酸铋18.918g和九水合硝酸铝0.375g加入到所述澄清透明溶液中，在45°C下搅拌，直至形成淡黄色凝胶；
(3)将黄色凝胶取出放置