一種改性鉍酸銅光催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光催化領(lǐng)域，特別是涉及一種改性鉍酸銅光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光響應(yīng)的光催化材料可以在太陽光的作用下，進行光降解反應(yīng)，產(chǎn)生的活性基團可以將污染物去除。鉍系光催化材料中，Bi失去3個電子，則Bi的6s2軌道由于可與02p軌道發(fā)生部分重疊而在半導(dǎo)體中形成價帶頂端，使得禁帶寬度降低從而實現(xiàn)對可見光波長良好的響應(yīng)，并且有效地增加了價帶的寬度，有利于提高空穴的移動性、減少光生載流子的復(fù)合。常見的尖晶石結(jié)構(gòu)鉍系光催化劑鉍酸銅，由于具有較高的光穩(wěn)定性和較低的化學(xué)親和能等特點導(dǎo)致單相的鉍酸銅在可見光區(qū)并沒有顯著的光催化活性，需要在雙氧水的作用下才能有效分解各種有機污染物。對鉍酸銅光催化劑進行金屬離子摻雜改性，將金屬離子引入到晶格內(nèi)，使晶格內(nèi)部產(chǎn)生缺陷引入新的能級，導(dǎo)致載流子的擴散長度增加，從而影響光生電子-空穴對的復(fù)合，可成為光生電子或空穴俘獲陷阱而延長其壽命。進而顯著的提高鉍酸銅光催化劑的光催化活性。
[0003]目前鉍酸銅的合成方法主要有固態(tài)研磨法、離子交換法和水熱法。其中固態(tài)研磨法和離子交換法制備均存在反應(yīng)條件苛刻，制備程序復(fù)雜等缺點；水熱法存在制備周期長，設(shè)備要求高等缺點。硝酸鉍需要在酸性較強的條件下才可以溶解，而常規(guī)的溶膠凝膠法攪拌過程中，酸性物質(zhì)會揮發(fā)造成酸性減弱，從而溶膠在未形成凝膠的時候就會形成沉淀，阻止反應(yīng)的進一步進行。目前還沒有采用溶膠凝膠法制備鉍酸銅光催化材料的報道。
[0004]蜂窩陶瓷載體具有微孔多、比表面積大等優(yōu)點，對改性鉍酸銅光催化材料具有很好的附著性能。因此，研究一種工藝簡單和光催化性能優(yōu)異的蜂窩陶瓷負載改性鉍酸銅光催化劑的方法，具有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種改性鉍酸銅光催化劑及其制備方法，其合成方法簡單，催化劑可見光光催化性能良好。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種改性鉍酸銅光催化劑，所述改性鉍酸銅光催化劑為金屬鋁摻雜的改性鉍酸銅光催化劑。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述改性鉍酸銅光催化劑負載于蜂窩陶瓷片上。
[0008]提供一種改性鉍酸銅光催化劑的制備方法，包括步驟為:(1)將三水合硝酸銅、五水合硝酸鉍和九水合硝酸鋁加入到丙酮、丙三醇、硝酸和無水乙酸混合的溶液中，攪拌得到黃色凝膠；(2)將所述黃色凝膠烘干得到干燥凝膠，再將所述干燥凝膠煅燒得到改性鉍酸銅光催化劑。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(1)中所述丙酮、所述丙三醇、所述硝酸和所述無水乙酸的體積比為3:2:1:1。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(1)中所述三水合硝酸銅、所述五水合硝酸鉍和所述九水合硝酸鋁的物質(zhì)的量比為1:1.9:0.1。
[0011 ] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(1)中所述攪拌時的溫度為45 °C。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(2)中所述黃色凝膠烘干時的溫度為140°C，烘干時間為半小時。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(2 )中所述干燥凝膠煅燒時的溫度為500 °C，煅燒時間為3小時，所述煅燒在馬弗爐中進行。
[0014]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述改性鉍酸銅光催化劑的制備方法還包括將蜂窩陶瓷片浸于所述黃色凝膠中，再取出烘干并煅燒得到負載于蜂窩陶瓷片的改性鉍酸銅光催化劑。
[0015]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述蜂窩陶瓷片為堇青石蜂窩陶瓷片，所述蜂窩陶瓷片浸于所述黃色凝膠中10分鐘，所述烘干的溫度為140°C，烘干時間為半小時，所述煅燒時的溫度為500°C，煅燒時間為3小時，所述煅燒在馬弗爐中進行。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的改性鉍酸銅光催化劑及其制備方法，制備方法簡單、成本低，解決了鉍系光催化材料不能使用溶膠凝膠法制備的問題，制備出的蜂窩陶瓷負載改性鉍酸銅光催化劑的可見光響應(yīng)性能良好，在可見光照射下可以分解各種污染物質(zhì)。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明的改性鉍酸銅光催化劑的XRD圖譜；
圖2是本發(fā)明的改性鉍酸銅光催化劑的紫外可見吸收光譜圖；
圖3是本發(fā)明的蜂窩陶瓷負載改性鉍酸銅光催化劑對模擬染料的降解示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]實施例一:
提供一種改性鉍酸銅光催化劑，所述改性鉍酸銅光催化劑為金屬鋁摻雜的改性鉍酸銅光催化劑，可以將所述改性鉍酸銅光催化劑負載于堇青石蜂窩陶瓷片上。
[0020]實施例二:
提供一種改性鉍酸銅光催化劑的制備方法，包括步驟為:
(1)按照體積比為3:2:1:1，取丙酮60ml、丙三醇40ml、硝酸20ml和無水乙酸20ml，攪拌均勻得到澄清透明溶液；
(2)按照化學(xué)計量即物質(zhì)的量比1:1.9:0.1，取三水合硝酸銅4.832g、五水合硝酸鉍18.918g和九水合硝酸鋁0.375g加入到所述澄清透明溶液中，在45°C下攪拌，直至形成淡黃色凝膠；
(3)將黃色凝膠取出放置