CN106799223A - 一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法。所述方法包括：配制出BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的前驱体溶液；将所述前驱体溶液进行水热反应，得到所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。利用本申请中各个实施例，可以合成出一种量子效率较高的光催化材料，有效提高了光催化材料的光催化活性。
Description
技术领域
本申请涉及光电功能材料制备技术领域，特别涉及一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法。
背景技术
光催化技术是一种可以直接将光能转换为化学能的技术，可以用于降解空气中或者水中的有机污染物，也可以用于光解水制取氢气来解决能源问题。近年来，在环保节能领域被广泛应用。而光催化材料作为光催化技术的基础，也被广泛关注。
现有技术中，光催化材料应用最广泛的是二氧化钛，但是二氧化钛的禁带宽度较宽，其光响应范围主要是紫外光部分，而紫外光在太阳光中的含量不到5％，因此很难实现对太阳光的有效利用。而新开发出的可见光光催化材料，往往因为光生电子空穴的复合几率较高，导致量子效率较低，最终导致可见光光催化材料的光催化活性较低。
现有技术中至少存在如下问题：现有的可见光光催化材料，光生电子-空穴的复合几率较高，导致可见光光催化材料的量子效率较低，最终导致可见光光催化材料的光催化活性较差。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，以合成出一种Bi系复合半导体光催化材料，实现可见光光催化的同时，提高光催化材料的量子效率，增强光催化材料的光催化活性。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法是这样实现的：
一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，所述方法包括：
配制出BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的前驱体溶液；
将所述前驱体溶液进行水热反应，得到所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
优选实施例中，所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料包括：
V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
优选实施例中，所述前驱体溶液的制备方式包括：
称取3毫摩的Bi(NO3)3·5H2O粉末，溶于20毫升水中，磁力搅拌30分钟，得到第一溶液；
称取0.043毫摩的(NH4)6Mo7O24·4H2O粉末，加入到所述第一溶液中，磁力搅拌30分钟，超声振荡5分钟，得到第二溶液；
称取2.4毫摩的NaVO3粉末，溶于20毫升的NaOH溶液中，而后与所述第二溶液混合，磁力搅拌30分钟，超声振荡10分钟，得到所述前驱体溶液，所述NaOH溶液的浓度为2摩尔每升。
优选实施例中，所述水热反应的方式包括：
将所述前驱体溶液放入高压反应釜中，调节所述前驱体溶液的pH值；
将装有所述前驱体溶液的高压反应釜，放入干燥箱中，调节温度为160摄氏度，水热反应12小时；
将所述水热反应后的得到的沉淀取出，离心洗涤10分钟，真空干燥6小时，得到V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
优选实施例中，所述调节所述前驱体溶液的pH值的方式包括：
通过滴加浓度为4摩尔每升的NaOH溶液，将所述前驱体溶液的pH值调节到1.0。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例采用所述合成方法，合成出一种V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料，由于BiVO4与Bi2MoO6的禁带宽度不同，导带价带位置也不同，因此在二者的接触界面处，可以形成内建电场，促使光生电子空穴定向移动，促使光生电子-空穴对的有效分离，这样就可以降低电子空穴的复合几率，进而提高量子效率，提高光催化活性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例中提供的光催化材料的合成方法的工艺流程图；
图2是本申请一个实施例中合成的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的光催化效果图；
图3是本申请一个实施例中合成的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的能带结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1是本申请所述一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法的一个实施例的工艺流程图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例或附图所示的执行顺序。所述的方法在实际应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法进行顺序执行或者并行执行。
具体的如图1所述，本申请提供的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法的一种实施例可以包括：
S1：称取3毫摩的Bi(NO3)3·5H2O粉末，溶于20毫升水中，磁力搅拌30分钟，得到第一溶液。
本申请一个实施例中，所述Bi(NO3)3·5H2O粉末的量可以是3毫摩，目的是为了方便调节V与Mo的摩尔比，尽量取整数，降低误差。但是在具体实施过程中，Bi(NO3)3·5H2O粉末的量不必限定，比如，在本申请其他实施例中，也可以称取30毫摩的Bi(NO3)3·5H2O粉末，对应的溶剂的量也按比例增加即可。
本申请一个实施例中采用磁力搅拌的目的是使粉末溶解更彻底，在本申请其他实施例中，也可以采用其他搅拌方式，搅拌的时间也不一定要限定为30分钟，只要能保证粉末充分溶解就可以了。
S2：称取0.043毫摩的(NH4)6Mo7O24·4H2O粉末，加入到所述第一溶液中，磁力搅拌30分钟，超声振荡5分钟，得到第二溶液。
本申请一个实施例中，所述(NH4)6Mo7O24·4H2O粉末的量可以是0.043毫摩。在本申请其他实施例的具体实施过程中，(NH4)6Mo7O24·4H2O粉末的量不必限定，比如，在本申请其他实施例中，也可以称取0.43毫摩的Bi(NO3)3·5H2O粉末，对应的溶剂的量也按比例增加即可。
本申请一个实施例中采用磁力搅拌和超声振荡的目的是使粉末溶解更彻底，在本申请其他实施例中，也可以采用其他搅拌和振荡方式，搅拌和振荡的时间也不一定要限定为30分钟，只要能保证粉末充分溶解就可以了。
S3：称取2.4毫摩的NaVO3粉末，溶于20毫升的NaOH溶液中，而后与所述第二溶液混合，磁力搅拌30分钟，超声振荡10分钟，得到V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的前驱体溶液。
同样的，在本申请其他实施例中，NaVO3粉末的量不必限定，只要可以保证最终合成的光催化材料中V与Mo的摩尔比为8比1就可以了。
S4：将所述前驱体溶液放入高压反应釜中，通过滴加NaOH溶液，调节所述前驱体溶液的pH值为1.0。
本申请一个实施例中，调节所述前驱体溶液的pH值调节至1.0的目的是，保证复合半导体中BiVO4和Bi2MoO6晶相的单一性，在本申请其他实施例中，所述前驱体溶液的pH值也可以调节至其他值，比如，在本申请另一个实施例中，所述前驱体溶液的pH值被调节至1.0。
S5：将装有所述前驱体溶液的高压反应釜，放入干燥箱中，调节温度为160摄氏度，水热反应12小时。
S6：将所述水热反应后的得到的沉淀取出，离心洗涤10分钟，真空干燥6小时，得到V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
图2是本申请一个实施例中合成的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的光催化效果图，利用所述复合半导体光催化材料在可见光条件下降解有机染料，并与单一的BiVO4和Bi2MoO6作对比，具体的，图中圆点对应的曲线是所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的降解曲线，图中正方形点对应的曲线是单一的BiVO4的降解曲线，图中三角形对应的是单一的Bi2MoO6光催化材料的降解曲线。具体的，从图中可以看出，本申请实施例合成的所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的光催化活性明显高于单一的BiVO4光催化材料和Bi2MoO6光催化材料，也就是说，本申请提供的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法有效提高了光催化材料的光催化活性。
图3是申请一个实施例中合成的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的能带结构示意图。从能带结构图中可以看出，在两种材料的接触界面处，二者的导带之间可以形成内建电场，可以促使光生电子定向移动，二者的价带之间可以形成内建电场，可以促进光生空穴定向移动。这样就可以实现光生电子-空穴对的有效分离，降低光生电子空穴的复合几率，提高光催化材料的量子效率，最终有效提高光催化材料的光催化活性。
利用上述各实施例提供的光催化材料的合成方法，可以合成出一种V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料，可以促进光生电子-空穴对的有效分离，这样就可以降低电子空穴的复合几率，进而提高量子效率，提高光催化活性。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (5)
1.一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，其特征在于，所述方法包括：
配制出BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料的前驱体溶液；
将所述前驱体溶液进行水热反应，得到所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
2.如权利要求1所述的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，其特征在于，所述BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料包括：
V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
3.如权利要求1所述的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，其特征在于，所述前驱体溶液的制备方式包括：
称取3毫摩的Bi(NO3)3·5H2O粉末，溶于20毫升水中，磁力搅拌30分钟，得到第一溶液；
称取0.043毫摩的(NH4)6Mo7O24·4H2O粉末，加入到所述第一溶液中，磁力搅拌30分钟，超声振荡5分钟，得到第二溶液；
称取2.4毫摩的NaVO3粉末，溶于20毫升的NaOH溶液中，而后与所述第二溶液混合，磁力搅拌30分钟，超声振荡10分钟，得到所述前驱体溶液，所述NaOH溶液的浓度为2摩尔每升。
4.如权利要求1所述的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，其特征在于，所述水热反应的方式包括：
将所述前驱体溶液放入高压反应釜中，调节所述前驱体溶液的pH值；
将装有所述前驱体溶液的高压反应釜，放入干燥箱中，调节温度为160摄氏度，水热反应12小时；
将所述水热反应后的得到的沉淀取出，离心洗涤10分钟，真空干燥6小时，得到V与Mo的摩尔比为8比1的BiVO4/Bi2MoO6复合半导体光催化材料。
5.如权利要求4所述的一种Bi系复合半导体光催化材料的合成方法，其特征在于，所述调节所述前驱体溶液的pH值的方式包括：
通过滴加浓度为4摩尔每升的NaOH溶液，将所述前驱体溶液的pH值调节到1.0。
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