CN108927176A - 硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 - Google Patents
硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108927176A CN108927176A CN201811106907.0A CN201811106907A CN108927176A CN 108927176 A CN108927176 A CN 108927176A CN 201811106907 A CN201811106907 A CN 201811106907A CN 108927176 A CN108927176 A CN 108927176A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pucherite
- copper sulfide
- suspension
- preparation
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 162
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 43
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 11
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 27
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 11
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K vanadic acid Chemical compound O[V](O)(O)=O WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- XDBSEZHMWGHVIL-UHFFFAOYSA-M hydroxy(dioxo)vanadium Chemical compound O[V](=O)=O XDBSEZHMWGHVIL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 34
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 13
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 abstract description 2
- MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N ciprofloxacin Chemical compound C12=CC(N3CCNCC3)=C(F)C=C2C(=O)C(C(=O)O)=CN1C1CC1 MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 229960003405 ciprofloxacin Drugs 0.000 description 21
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 4
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 4
- 229910002915 BiVO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N copper monosulfide Chemical class [Cu]=S BWFPGXWASODCHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- -1 hydroxyl radical free radical Chemical class 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N bismuth;hydrate Chemical compound O.[Bi] BDJYZEWQEALFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-N sulfurothioic S-acid Chemical compound OS(O)(=O)=S DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XWNOTOKFKBDMAP-UHFFFAOYSA-N [Bi].[N+](=O)(O)[O-] Chemical compound [Bi].[N+](=O)(O)[O-] XWNOTOKFKBDMAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001621 bismuth Chemical class 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000002508 compound effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法，该硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂包括硫化铜和钒酸铋，硫化铜附着在钒酸铋上。其制备方法包括以下步骤：制备钒酸铋和硝酸铜的悬浮液；制备钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液；将钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液进行水浴反应，得到硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂。本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂具有可见光响应范围广、量子效率高、光催化活性高等优点，是一种新型半导体光催化材料，有着很好的应用价值和应用前景，其制备方法制得的催化剂结晶程度高且制备过程无杂质产生，且具有工艺简单、反应条件温和、操作方便、清洁无污染等优点，适合于大规模制备，便于工业化利用。
Description
技术领域
本发明属于功能型纳米材料领域，涉及一种异质结半导体光催化剂及其制备方法，具体涉及一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法。
背景技术
随着医药学的不断发展以及人们对药物等医学用品需求的增加，越来越多的制药厂应运而生。在所生产的药物中，抗生素被广泛用来治疗细菌感染，但在抗生素的生产过程中，由于工厂对所排放的含抗生素的废水管理不当，使得废水排入河流湖泊，再通过污染物在水环境中蓄积作用，对水生生物造成危害。为了解决污染问题，许多降解抗生素的技术得到了发展。近年来，半导体光催化技术吸引了越来越多人的注意，该技术的核心是光催化剂。利用光催化剂对有机污染物进行降解，其原理是利用光催化剂吸收光能，在半导体内产生光生电子-空穴对，电子-空穴对可以和水中的水和氢氧根反应生成羟基自由基和超氧自由基，进而依靠产生的活性基团把吸附在半导体上的污染物分解为无机物。目前，二氧化钛是一种常用的半导体材料，但是其禁带宽度较宽，只能对紫外光响应，严重限制了其实际应用。
近期，人们对于铋系材料进行了深入的研究，铋系半导体由于其价带是由Bi的2s和O的2p轨道组成，使其拥有较窄的禁带宽度。铋系半导体中，钒酸铋由于具有有效的可见光响应，较窄的禁带宽度和较高的价带位置等特点，吸引了越来越多学者的注意力，并且通过制备出了纳米线状、纳米介孔球状、纳米片状等特殊结构的半导体材料，有效的提高了纳米材料的比表面积，提高光利用率，但是钒酸铋纳米材料具有较高的光生电子-空穴复合效率、较窄的可见光吸收范围（小于460 nm），这限制了其在实际中的应用。因此，如何有效的抑制钒酸铋光生载流子的复合以及拓宽其可见光吸收范围以提升钒酸铋的光催化性能是现有科学研究中所面临的难题。
目前，常用的钒酸铋修饰方法包括贵金属负载、掺杂和构建异质结等，其中异质结的构造被认为是提高光生载流子分离的最有效的方法。最近，由于硫化物具有较窄的禁带宽度和很好的可见光吸收能力，被很多著名学者广泛探索，但其仍然存在光生载流子的快速复合的问题，这也使得其实际应用受到限制。另外，现有技术中将硫化物与钒酸铋复合，所形成的复合材料中仍然存在可见光吸收范围窄、载流子复合效率高、光催化活性不足等问题，如硫化镉与钒酸铋的复合材料存在可见光吸收范围窄、载流子复合效率高、光催化活性不足等问题。此外，硫化铜/钒酸铋异质结制备过程还存在以下问题：（1）在复合材料制备过程中，钒酸铋的用量过多或过少均会对复合材料的光催化性能产生严重影响；（2）在复合材料制备过程中，若制备硫化铜的方法和所采用的原料不同，会严重影响硫化铜/钒酸铋异质结的形成，导致硫化铜无光催化活性，进而使得硫化铜/钒酸铋异质结无法形成，造成上述问题的原因可能是不同制备方法对反应条件和原料的要求不同，而不同反应条件和原料对于硫化铜/钒酸铋异质结的形成具有重要影响，如不同的铜盐、铋盐或硫代硫酸盐可能会改变体系的pH值等条件，导致不能形成硫化铜/钒酸铋异质结催化剂；（3）常规条件较为苛刻，对温度需严格要求，导致成本增加。因此，如何克服上述问题，将两种半导体硫化铜和钒酸铋复合，形成新型的半导体异质结光催化剂，对于扩大硫化铜/钒酸铋异质结光催化材料的应用范围具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可见光响应范围广、量子效率高、光催化活性高的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，还提供一种操作简单、反应条件温和、成本低廉的硫化铜/钒酸铋异质结光催化材料的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，所述硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂包括硫化铜和钒酸铋，所述硫化铜附着在钒酸铋上。
上述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，进一步改进的，所述硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜和钒酸铋的质量比为1～11∶33。
上述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，进一步改进的，所述钒酸铋为块状；所述钒酸铋的厚度为1μm～2μm；所述硫化铜为颗粒状。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将钒酸铋、三水合硝酸铜制成钒酸铋和硝酸铜的悬浮液；
S2、将步骤S1中制成的钒酸铋和硝酸铜的悬浮液与五水合硫代硫酸钠混合制成钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液；
S3、将步骤S2中制成的钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液进行水浴反应，得到硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述钒酸铋的制备方法包括以下步骤：
（1）将五水合硝酸铋、偏钒酸铵制成硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；
（2）将步骤（1）制成的硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液与尿素混合进行反应，所得反应产物经清洗、干燥，得到钒酸铋。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤（1）中，所述硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液的制备方法包括以下步骤：将五水合硝酸铋溶于硝酸溶液中制成硝酸铋溶液；将偏钒酸铵与硝酸铋溶液混合，得到硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；所述五水合硝酸铋、偏钒酸铵与硝酸溶液的比例为3 mmol∶3 mmol∶16 mL；所述硝酸溶液的浓度为1 mol/L。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤（2）中，所述硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液与尿素的比例为32mL∶3g；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为10min～30min；所述反应在温度为70℃～80℃下进行；所述反应的时间为23h～24h；所述清洗为采用水和乙醇分别清洗4次～6次；所述干燥在温度为50℃～70℃下进行；所述干燥的时间为20 h～24 h。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述钒酸铋和硝酸铜的悬浮液的制备方法包括以下步骤：将钒酸铋超声分散于乙醇中，得到钒酸铋悬浮液；将钒酸铋悬浮液与三水合硝酸铜混合，得到钒酸铋和硝酸铜的悬浮液；所述钒酸铋与乙醇的比例为0.3g∶40mL～50mL；所述钒酸铋与三水合硝酸铜的质量比为0.3∶0.0233～0.0746；所述超声分散的时间为30min～60min；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为50min～60min。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液中五水合硫代硫酸钠与三水合硝酸铜的摩尔比为1∶1～1.2；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为10min～30min。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述水浴反应在温度为60℃～70℃下进行；所述水浴反应的时间为3h～24h；所述水浴反应完成后还包括以下处理：对水浴反应后得到的产物进行洗涤和干燥；所述洗涤为采用水和乙醇分别洗涤4次～6次；所述干燥在温度为50℃～70℃下进行；所述干燥的时间为20h～24h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，包括硫化铜和钒酸铋，硫化铜附着在钒酸铋上。本发明中，以钒酸铋作为主体材料，其拥有较正的价带位置，通过吸收光能，价带上可以产生空穴，而空穴具有较强的氧化能力，能直接氧化吸附在材料表面的难降解有机污染物，同时空穴也可与水或氢氧根反应，产生羟基自由基可氧化大多数的难降解有机污染物。以硫化铜作为修饰材料，其禁带宽度较窄，具有较宽的可见光吸收范围，同时也具有较强污染物降解能力，是一种性能优异的半导体光催化材料。在此基础上，由于硫化铜为p型半导体，钒酸铋为n型半导体，二者拥有相匹配的能带位置，通过将硫化铜附着在钒酸铋上形成异质结，其中通过硫化铜附着在钒酸铋上，使硫化铜上的电子转移到钒酸铋上，钒酸铋上的空穴转移到硫化铜上，直至达到费米能级平衡，最后在接触面处形成内部电场，光生电子-空穴对在内部电场作用下，电子、空穴分别转移到钒酸铋的导带和硫化铜的价带，从而实现光生电子-空穴对的有效分离，提高光催化活性。本发明中，由于硫化铜与钒酸铋形成p-n异质结，并且硫化铜拥有更负的导带位置，钒酸铋拥有更正的价带位置，使电子从硫化铜的导带转移至钒酸铋的导带，而空穴是从钒酸铋的价带转移到硫化铜的价带，从而实现光生载流子的有效分离。另外，由于钒酸铋的导带比氧气的氧化还原电位更正，硫化铜的价带比水的氧化还原电位更负，所以超氧自由基和羟基自由基均不可生成，而聚集在硫化铜的价带上的空穴可以与吸附在材料表面的难降解有机污染物反应，使其最终降解为水和二氧化碳。本发明中通过将硫化铜附着在钒酸铋上形成异质结光催化剂，不仅可以使光生电子空穴对得到有效分离，还可有效拓宽钒酸铋对可见光的吸收范围，从而大大提高复合材料的光催化活性。可见，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂具有可见光响应范围广、量子效率高、光催化活性高等优点，是一种新型半导体光催化材料，有着很好的应用价值和应用前景。
（2）本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中，材料的重复利用率也是衡量其实际应用的另一个标准。将本发明硫化铜与钒酸铋复合构建的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂暴露在可见光下连续处理4次含环丙沙星的水体，催化效果基本不变，仍然高达83%，维持在一个较高的水平，可见本发明硫化铜与钒酸铋复合构建的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂表现出优异的光稳定性，因而将硫化铜与钒酸铋复合构建异质结能够显著提高材料的重复利用率，且使用之后的复合材料的回收方法较为简单，只需通过离心即可得到大部分材料，材料的损失率较低。因此，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂具有稳定性好、重复利用性强、回收简单、回收率高等优点，是一种具有广阔应用前景的可见光响应半导体光催化材料。
（3）本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中，钒酸铋是一种可见光半导体催化剂，对可见光有较宽的响应范围，且钒酸铋暴露（040）晶面，由于（040）晶面可以提供四方体形的多原子中心BiV4，且铋位于正方形的中心，因而（040）晶面可以在反应过程中提供更多的活性位点和发生多电子转移，进而提高钒酸铋的光催化活性。
（4）本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中，钒酸铋是一种铋系半导体，其中铋是一种低毒、低放射性的重金属元素，堪称“绿色元素”，并且我国的铋资源储备量位居世界首位（占世界总储备量的70%）。而另一种半导体硫化铜，制备方法简单，可实现工业化生产。相比传统光催化剂二氧化钛，本发明制备硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中所需的前驱体来源广泛且价格低廉，更加符合绿色环保、物美价廉的现代科学技术的标准。可见，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂对环境不会造成危害，原料来源广泛，经济实惠，是一种绿色、环保、经济的半导体光催化材料。
（5）本发明的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂可用于降解水体中的抗生素（如环丙沙星），并且在多种阴阳离子存在的情况下降解抗生素还可展现出较高的光催化活性，在环境污染物降解方面有着广泛的应用前景。
（6）本发明提供了一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，以硫代硫酸钠和硝酸铜作为前驱体原料，以钒酸铋为载体材料，通过简单的水浴方法即可制备得到具有高光催化活性的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂。与其他常规方法相比，本发明制备方法制得的催化剂结晶程度高且制备过程无杂质产生，且本发明制备方法具有工艺简单、反应条件温和、操作方便、清洁无污染等优点，适合于大规模制备，便于工业化利用。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的扫描电镜图。
图2为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的EDS能谱图。
图3为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的X射线衍射图。
图4本发明实施例1-4中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1、A2、A3、A4）、对比例1中制得的钒酸铋（BiVO4）和对比例2中制得的硫化铜（CuS）的紫外漫反射图。
图5为本发明实施例5中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1、A2、A3、A4）、钒酸铋（BiVO4）和硫化铜（CuS）对环丙沙星的降解效果图。
图6为本发明实施例5中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）对环丙沙星的循环降解效果图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售。本发明实施例中，若无特别说明，所采用工艺为常规工艺，所采用设备为常规设备，且所得数据均是三次以上重复实验的平均值。
实施例1
一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，包括钒酸铋与硫化铜，硫化铜附着在钒酸铋上，形成异质结材料。
本实施例中，该硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜与钒酸铋的质量比为3∶97。
本实施例中，钒酸铋为块状，厚度为1μm～2μm；硫化铜为颗粒状。
一种上述本实施例的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将6 mmol 五水合硝酸铋溶于32 mL、浓度为1mol/L的硝酸溶液，超声10 min，得到硝酸铋溶液；将6 mmol的偏钒酸铵加入到上述硝酸铋溶液中，磁力搅拌一个小时，得到硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；往硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液中加入3 g尿素，搅拌10 min，将所得悬浮液于油浴80℃下反应24 h。反应结束后，将反应产物溶液自然冷却至室温，过滤得到亮黄色沉淀，用超纯水和无水乙醇对所得亮黄色沉淀各清洗4遍，并将清洗后得到的固体放置烘箱中，于60℃下干燥24 h，得到钒酸铋（BiVO4）。
（2）将0.3g步骤（1）中制得的钒酸铋分散在40 mL无水乙醇中，超声30 min，得到钒酸铋悬浮液；将0.0233g三水合硝酸铜加入到钒酸铋悬浮液中，磁力搅拌60min，使三水合硝酸铜完全溶解，得到钒酸铋和硝酸铜的悬浮液。将0.0239g五水合硫代硫酸钠加入到钒酸铋和硝酸铜的悬浮液中，磁力搅拌10min，得到钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液。将钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液于水浴70℃条件下反应4h。水浴反应结束后，将反应产物溶液自然冷却至室温，过滤得到固体物质，用超纯水和无水乙醇对所得固体物质各清洗5遍，并将清洗后得到的固体放置烘箱中，在70℃条件下干燥24h，得到硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（CuS/BiVO4），编号为A1。
实施例2
一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，与实施例1的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂基本相同，区别仅在于：实施例2的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜与钒酸铋的质量比为1∶19。
一种上述本实施例的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，与实施例1中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例2制备方法的步骤（2）中三水合硝酸铜与五水合硫代硫酸钠的用量分别为0.0397g和0.0408g。
实施例2中的制备硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（CuS/BiVO4），编号为A2。
实施例3
一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，与实施例1的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂基本相同，区别仅在于：实施例3的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜与钒酸铋的质量比为7∶93。
一种上述本实施例的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，与实施例1中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例3制备方法的步骤（2）中三水合硝酸铜与五水合硫代硫酸钠的用量分别为0.0568g和0.083g。
实施例3中的制备硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（CuS/BiVO4），编号为A3。
实施例4
一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，与实施例1的铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料基本相同，区别仅在于：实施例4的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜与钒酸铋的质量比为9∶91。
一种上述本实施例的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，与实施例1中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例4制备方法的步骤（2）中三水合硝酸铜与五水合硫代硫酸钠的用量分别为0.0746g和0.0767g。
实施例4中的制备硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（CuS/BiVO4），编号为A4。
图1为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的扫描电镜图。从图1可以看出，钒酸铋为不规则的块状，上面不规则小块为暴露的（040）晶面，厚度为1μm～2μm，表面粗糙，且附着有许多硫化铜颗粒。即本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中，硫化铜为颗粒状，附着在块状钒酸铋上。
图2为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的EDS能谱图。从图2可以看出，该复合材料含有Bi，V，O，Cu，S。
图3为本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的X射线衍射图。从图3可以看出，硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂只出现了钒酸铋的特征峰，而硫化铜的峰并未出现，可能的原因为：XRD特征峰的强度和材料的含量有关，而实施例3中的复合材料中，当硫化铜与钒酸铋的质量比为7∶93时，硫化铜的含量太少，因而硫化铜的特征峰没有显示出来。
对比例1
一种钒酸铋的制备方法，包括以下步骤：
将6 mmol 五水合硝酸铋溶于32 mL、浓度为1mol/L的硝酸溶液，超声10 min，得到硝酸铋溶液；将6 mmol的偏钒酸铵加入到上述硝酸铋溶液中，磁力搅拌一个小时，得到硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；往硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液中加入3 g尿素，搅拌10 min，将所得悬浮液于油浴80℃下反应24 h。反应结束后，将反应产物溶液自然冷却至室温，过滤得到亮黄色沉淀，用超纯水和无水乙醇对所得亮黄色沉淀各清洗4遍，并将清洗后得到的固体放置烘箱中，于60℃下干燥24 h，得到钒酸铋（BiVO4）。
对比例2
一种硫化铜的制备方法，包括以下步骤：
将2 mmol三水合硝酸铜溶于40 mL无水乙醇溶液，磁力搅拌10min，加入2 mmol五水合硫代硫酸钠，所得悬浮液于水浴70℃条件下，反应4h。反应结束后，将反应产物溶液自然冷却至室温，过滤得到固体物质，用超纯水和无水乙醇分别清洗4遍，并将清洗后得到的固体放置烘箱中，于70℃下干燥24 h，得到硫化铜（CuS）。
图4本发明实施例1-4中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1、A2、A3、A4）、对比例1中制得的钒酸铋（BiVO4）和对比例2中制得的硫化铜（CuS）的紫外漫反射图。由图4知，硫化铜和钒酸铋均对可见光响应，且硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂对可见光的响应范围随着硫化铜含量的增加而增加。
实施例5
考察本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂、钒酸铋单体材料和硫化铜单体材料对水体环丙沙星的降解效率。
称取对比例1中制得的钒酸铋（BiVO4）、对比例2中制得的硫化铜（CuS）以及本发明实施例1-4中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1、A2、A3、A4），各30mg，分别添加到100 mL、10 mg/L的环丙沙星溶液（该溶液的pH值为5.6）中，在黑暗条件下磁力搅拌30 min，使光催化剂达到吸附-解吸平衡，然后在波长为400-760 nm的可见光下进行光催化反应90min，完成对水体中环丙沙星的降解处理。
空白组：取100 mL、10 mg/L的环丙沙星溶液（该溶液的pH值为5.6），不添加任何催化剂材料，然后在420-780 nm的可见光下进行光照射90 min，以此作为对照。
光催化反应过程中，每隔15 min取一个样品。将所取样品进行离心，达到固液分离的效果，再将上清液收集起来，用紫外-可见分光光度计测量浓度变化，获得不同材料对环丙沙星的去除率，结果如图5所示。
图5为本发明实施例5中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1、A2、A3、A4）、钒酸铋（BiVO4）和硫化铜（CuS）对环丙沙星的降解效果图。从图5可以看出，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）对环丙沙星的去除效果最好，90 min内对环丙沙星的去除率达到86.7%，而硫化铜和钒酸铋对环丙沙星的去除率分别为8.1%和54.1%。随着硫化铜含量的降低，硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂对环丙沙星的去除率也随之降低，这是因为硫化铜含量较低时，没有足够的硫化铜与钒酸铋形成异质结，从而使得去除率降低。如，当硫化铜与钒酸铋的质量比为3∶97时，硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A1）在90 min内对环丙沙星的去除率为76.3%，小于硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）对环丙沙星的去除率，但仍然取得了较好的去除率。另外，随着硫化铜含量的不断增加，复合材料的光催化性能不断提高，当两者的比例达到7∶93时，环丙沙星的去除效果最好，这是由于两者形成了高效的异质结结构，异质结的形成不仅有利于提高光生载流子的分离效率，还可以拓宽钒酸铋对可见光的响应范围，从而提高了对环丙沙星的去除率。但是当硫化铜与钒酸铋的质量比大于7∶93时，将会有更多的硫化铜暴露，无法与钒酸铋形成有效的异质结，而单独的硫化铜的光催化效果要远远低于钒酸铋的催化效果，且硫化铜的光生载流子复合效率高，因此复合材料的催化效果会有显著降低，如当硫化铜与钒酸铋的质量比为9∶91时，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A4）在90 min内对环丙沙星的降解效率为77.8%，小于硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）对环丙沙星的去除率，但仍然可以对水体中的环丙沙星有很好的去除。本发明中，铁酸铋和钨酸铋的质量比为1～11∶33时，硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂对水体中的环丙沙星的均有较好的去除效果，特别地，硫化铜与钒酸铋的质量比为7∶93时，硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂对环丙沙星的去除效果达到最佳。
将本发明实施例3中制得的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）重复处理环丙沙星溶液，结果如图6所示。图6为本发明实施例5中硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂（A3）对环丙沙星的循环降解效果图。由图6可知，将本发明硫化铜与钒酸铋复合构建的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂暴露在可见光下连续处理4次含环丙沙星的水体，催化效果基本不变，仍然高达83%，维持在一个较高的水平，可见本发明硫化铜与钒酸铋复合构建的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂表现出优异的光稳定性，因而将硫化铜与钒酸铋复合构建异质结能够显著提高材料的重复利用率，且使用之后的复合材料的回收方法较为简单，只需通过离心即可得到大部分材料，材料的损失率较低。因此，本发明硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂具有稳定性好、重复利用性强、回收简单、回收率高等优点，是一种具有广阔应用前景的可见光响应半导体光催化材料。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，其特征在于，所述硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂包括硫化铜和钒酸铋，所述硫化铜附着在钒酸铋上。
2.根据权利要求1所述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，其特征在于，所述硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂中硫化铜和钒酸铋的质量比为1～11∶33。
3.根据权利要求1或2所述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂，其特征在于，所述钒酸铋为块状；所述钒酸铋的厚度为1μm～2μm；所述硫化铜为颗粒状。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将钒酸铋、三水合硝酸铜制成钒酸铋和硝酸铜的悬浮液；
S2、将步骤S1中制成的钒酸铋和硝酸铜的悬浮液与五水合硫代硫酸钠混合制成钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液；
S3、将步骤S2中制成的钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液进行水浴反应，得到硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述钒酸铋的制备方法包括以下步骤：
（1）将五水合硝酸铋、偏钒酸铵制成硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；
（2）将步骤（1）制成的硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液与尿素混合进行反应，所得反应产物经清洗、干燥，得到钒酸铋。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液的制备方法包括以下步骤：将五水合硝酸铋溶于硝酸溶液中制成硝酸铋溶液；将偏钒酸铵与硝酸铋溶液混合，得到硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液；所述五水合硝酸铋、偏钒酸铵与硝酸溶液的比例为3 mmol∶3 mmol∶16 mL；所述硝酸溶液的浓度为1 mol/L。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述硝酸铋和偏钒酸铵的悬浮液与尿素的比例为32mL∶3g；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为10min～30min；所述反应在温度为70℃～80℃下进行；所述反应的时间为23h～24h；所述清洗为采用水和乙醇分别清洗4次～6次；所述干燥在温度为50℃～70℃下进行；所述干燥的时间为20 h～24 h。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述钒酸铋和硝酸铜的悬浮液的制备方法包括以下步骤：将钒酸铋超声分散于乙醇中，得到钒酸铋悬浮液；将钒酸铋悬浮液与三水合硝酸铜混合，得到钒酸铋和硝酸铜的悬浮液；所述钒酸铋与乙醇的比例为0.3g∶40mL～50mL；所述钒酸铋与三水合硝酸铜的质量比为0.3∶0.0233～0.0746；所述超声分散的时间为30min～60min；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为50min～60min。
9.根据权利要求4～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述钒酸铋、硝酸铜和硫代硫酸钠的悬浮液中五水合硫代硫酸钠与三水合硝酸铜的摩尔比为1∶1～1.2；所述混合在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间为10min～30min。
10.根据权利要求4～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述水浴反应在温度为60℃～70℃下进行；所述水浴反应的时间为3h～24h；所述水浴反应完成后还包括以下处理：对水浴反应后得到的产物进行洗涤和干燥；所述洗涤为采用水和乙醇分别洗涤4次～6次；所述干燥在温度为50℃～70℃下进行；所述干燥的时间为20h～24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811106907.0A CN108927176B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811106907.0A CN108927176B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108927176A true CN108927176A (zh) | 2018-12-04 |
| CN108927176B CN108927176B (zh) | 2020-04-10 |
Family
ID=64443603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811106907.0A Active CN108927176B (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108927176B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110227557A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-09-13 | 湖南大学 | 磷酸银和聚苯胺协同改性的钒酸铋三元复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110297023A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-01 | 济南大学 | 一种检测降钙素原电化学催化协助的自增强光电化学免疫传感器的制备方法及应用 |
| CN111203231A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-29 | 苏州科技大学 | 硫化铟锌/钒酸铋复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111346650A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-30 | 同济大学 | 一种可见光光催化剂、改性pvdf超滤膜及其制备方法与应用 |
| CN113957476A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-21 | 山东省科学院能源研究所 | 一种钒酸铋/氧化铋铜异质结催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115041235A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-13 | 湖南师范大学 | 一种钛金属有机骨架负载硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115818710A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-03-21 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种钒酸铋颜料粉体及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170353A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-06-26 | 东华大学 | 一种异质型可见光催化剂的制备方法 |
| CN104475129A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-01 | 辽宁石油化工大学 | 硫化铜/氧化钛异质结光催化剂的低温制备方法 |
| CN107149934A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-12 | 江苏大学 | 一种制备CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的方法 |
| CN108212188A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-29 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种污水处理用硫化铜-碱式碳酸铋光催化剂及制备方法 |
| CN108435194A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-24 | 湖南大学 | 铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201811106907.0A patent/CN108927176B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103170353A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-06-26 | 东华大学 | 一种异质型可见光催化剂的制备方法 |
| CN104475129A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-01 | 辽宁石油化工大学 | 硫化铜/氧化钛异质结光催化剂的低温制备方法 |
| CN107149934A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-12 | 江苏大学 | 一种制备CdS/Bi4V2O11异质结复合光催化剂的方法 |
| CN108212188A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-29 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种污水处理用硫化铜-碱式碳酸铋光催化剂及制备方法 |
| CN108435194A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-24 | 湖南大学 | 铁酸铋/钨酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| E. AGUILERA-RUIZ ET AL.: "Facile synthesis of visible-light-driven Cu2O/BiVO4 composites for the photomineralization of recalcitrant pesticides", 《RSC ADV.》 * |
| SHANSHAN FANG ET AL.: "Fabrication andcharacterizationofCdS/BiVO4 nanocomposites with efficient visiblelightdrivenphotocatalyticactivities", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110227557A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-09-13 | 湖南大学 | 磷酸银和聚苯胺协同改性的钒酸铋三元复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110227557B (zh) * | 2019-05-20 | 2021-04-20 | 湖南大学 | 磷酸银和聚苯胺协同改性的钒酸铋三元复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110297023A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-01 | 济南大学 | 一种检测降钙素原电化学催化协助的自增强光电化学免疫传感器的制备方法及应用 |
| CN110297023B (zh) * | 2019-07-09 | 2021-05-28 | 济南大学 | 一种检测降钙素原电化学催化协助的自增强光电化学免疫传感器的制备方法及应用 |
| CN111203231A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-29 | 苏州科技大学 | 硫化铟锌/钒酸铋复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111203231B (zh) * | 2020-01-10 | 2022-09-06 | 苏州科技大学 | 硫化铟锌/钒酸铋复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111346650A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-30 | 同济大学 | 一种可见光光催化剂、改性pvdf超滤膜及其制备方法与应用 |
| CN113957476A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-21 | 山东省科学院能源研究所 | 一种钒酸铋/氧化铋铜异质结催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115041235A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-13 | 湖南师范大学 | 一种钛金属有机骨架负载硫化铜复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115818710A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-03-21 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种钒酸铋颜料粉体及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108927176B (zh) | 2020-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108927176A (zh) | 硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法 | |
| CN108160093B (zh) | 磷酸银/氮掺杂碳量子点/钒酸铋z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106881111B (zh) | 氧化亚铜和银共同负载的钒酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102380366B (zh) | 铋、硅共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备、应用 | |
| CN112844484B (zh) | 一种氮化硼量子点/多孔金属有机框架复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN106944043B (zh) | 一种微纳异质结可见光复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101972645B (zh) | 可见光响应型半导体光催化剂钒酸铋的制备方法 | |
| CN103599802A (zh) | 一种磷酸银/石墨烯纳米复合材料的制备方法 | |
| CN110227453B (zh) | 一种AgCl/ZnO/GO复合可见光催化剂的制备方法 | |
| Alshaikh et al. | Templated synthesis of CuCo2O4-modified g-C3N4 heterojunctions for enhanced photoreduction of Hg2+ under visible light | |
| CN104959141A (zh) | 一种负载Cu/Cu2O光催化剂的还原氧化石墨烯/无定形碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108816265B (zh) | 钒酸铋/氮掺杂碳量子点/氧化亚铜双z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109999844A (zh) | 一种MoS2/施威特曼石类芬顿复合催化剂、制备方法与应用 | |
| CN108671945A (zh) | 一种溴氧化铋/硅酸银复合光催化材料及应用 | |
| CN107413364A (zh) | 一种中空介孔核壳结构二氧化钛包覆石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106693994A (zh) | 一种核壳结构硫化铋@硫化铜复合物微球的制备与应用 | |
| CN109046388A (zh) | 利用硫化铜/钒酸铋异质结光催化剂去除水体中抗生素的方法 | |
| CN103785429B (zh) | 一种磷酸银/石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法 | |
| CN109675547A (zh) | 一种中空立方体型锡酸锌光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106807409A (zh) | 一种z型光催化材料钒酸铋‑银‑溴化银的制备方法 | |
| CN110354845A (zh) | 一种碳纳米点修饰的钨酸铋光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101716501B (zh) | 一种钛酸锌微纳光催化材料及其制备方法 | |
| CN109395724A (zh) | 一种焦硅酸银-二氧化钛可见光光催化剂及其制备方法 | |
| CN113856702A (zh) | 一种硫化镉纳米棒/硫化亚铜纳米壳异质结构光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN106166498B (zh) | 一种纳米WO3/TiO2-铁改性沸石复合光催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211209 Address after: 436000 No. 4, wangganwan, Baiyun Village, tujianao Town, Liangzihu District, Ezhou City, Hubei Province Patentee after: Wang Chaoqun Address before: 410082 Yuelu District Lushan South Road Lushan Gate, Changsha City, Hunan Province Patentee before: HUNAN University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220106 Address after: 430000 No. 5 xinggongbao, Xintian village, Caidian street, Caidian District, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Zhang Caixia Address before: 436000 No. 4, wangganwan, Baiyun Village, tujianao Town, Liangzihu District, Ezhou City, Hubei Province Patentee before: Wang Chaoqun |
|
| TR01 | Transfer of patent right |