CN110227441B - 一种光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种光催化剂及其制备方法。本发明提供的光催化剂为片层结构；所述片层结构中的每个单层薄片包括(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3；所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3形成异质结。本发明提供的光催化剂具有良好的光催化活性，实施例的结果表明，本发明提供的光催化剂经120min光照降解后，对30mg/L甲基橙的降解率可达100％；对10mg/L 4‑氯苯酚的降解率可达85％，实现了对污染物的高效降解。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
能源的短缺和环境污染是当今两个重要的全球性问题，光能作为地球上重要的可再生能源，在替代不可再生能源方面已经发挥了重要的作用。与此同时，人们也在不断探索光能在环境净化方面的应用。而光催化技术的重要应用之一就是依靠太阳光能激发光催化剂来降解有机污染物。我们知道工业废水中含有的有机污染物对环境有着持续深远的影响。而现存环境净化技术如吸附、生物降解、膜处理等存在净化效率低、处理周期长、造成二次污染、资金消耗大等问题。因此，以太阳光能为依托，进一步开发安全、经济、高效的光催化剂已成为环境污染治理领域的一项重要研究课题。
碳酸氧铋(Bi2O2CO3)作为一种重要的铋基半导体光催化材料，由于其具有安全无毒、性质稳定、良好的光催化性能等优点，一直以来都被认为是一种很有前景的光催化剂。然而，碳酸氧铋自身禁带宽度较大(2.87～3.58eV)，仅对近紫外光区响应。同时，较低的光生载流子分离和传输效率造成其量子效率偏低，这些因素使其在光催化领域的实际应用受到限制。因此，如何克服碳酸氧铋自身能带结构带来的限制，从而达到提高其光催化性能的目的是十分重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化剂及其制备方法和应用，所述光催化剂能够快速高效的降解各类有机污染物。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种光催化剂，所述光催化剂为片层结构；所述片层结构中的每个单层薄片包括(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3；
所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3形成异质结。
优选的，所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的质量比为(5～8)：1。
优选的，所述每个单层薄片的的厚度独立地为28～37nm；
所述片层结构的层数为5～17层。
本发明还提供了上述技术方案所述的光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将β-Bi2O3与硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理，得到光催化剂。
优选的，所述β-Bi2O3与所述硝酸铋溶液的溶质的质量比为(100～500)：(1～5)。
优选的，所述硝酸铋溶液的溶质为五水硝酸铋，溶剂为水；
所述五水硝酸铋的质量与水的体积比为0.01～0.05g：1L。
优选的，所述光照沉积处理在氙灯照射下进行；
所述氙灯的功率为250～350W；
所述光照沉积处理的时间为3.5～4.5h。
优选的，所述β-Bi2O3的制备方法，包括以下步骤：
将五水硝酸铋溶液进行液相沉淀，得到Bi(OH)3；
将所述Bi(OH)3进行焙烧，得到β-Bi2O3。
优选的，所述五水硝酸铋溶液的溶剂为有机溶剂；
所述有机溶剂为乙醇和乙二醇的混合溶液；
所述乙醇和乙二醇的体积比为(1～2)：(2～3)；
所述五水硝酸铋与有机溶剂的用量比为(3.25～13.25)g：(75～375)mL。
本发明还提供了上述技术方案所述的光催化剂或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的光催化剂在光催化降解水体污染物中的应用。
本发明提供了一种光催化剂，所述光催化剂为片层结构；所述片层结构中的每个单层薄片包括(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3；所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3形成异质结。本发明所述的光催化剂中，所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的价带和导带位置合适，可以形成type II型异质结，所述异质结可以使得碳酸氧铋中的空穴转移至羟基碳酸氧铋中，羟基碳酸氧铋中的光生电子迁移到碳酸氧铋中，极大地促进了光生电子和空穴的分离，从而提高了本发明所述的光催化剂的光催化活性。另外，本发明所述的光催化剂为片层结构，在羟基碳酸氧铋和碳酸氧铋载体接触的位置处原位形成了有效的同素异质结，能够促进电子和空穴的分离，相当于在碳酸氧铋表面的空穴与光生电子复合前，空穴就已经被转移至层状结构的羟基碳酸氧铋的表面，显著的提高了光生电子-空穴的分离效率，从而提高了光催化降解效果。且所述层状结构有利于污染物分子的吸附，进而有利于催化活性的提高，使本发明所述的光催化剂能够快速、高效的降解污染物。
实施例的结果表明，本发明提供的光催化剂经120min光照降解后，对30mg/L甲基橙的降解率可达100％；对10mg/L4-氯苯酚的降解率可达85％，实现了对污染物的高效降解。
附图说明
图1为实施例1所述的BB-4、对比例1所述的BB-3和对比例1所述的BB-1的XRD谱图；
图2为实施例1所述的BB-4的扫描电镜图；
图3为实施例1所述的BB-4、对比例2所述的BB-4a和对比例3所述的BB-4b对4-氯苯酚的降解速率柱状图；
图4为实施例1所述的BB-4、对比例1所述的BB-6、对比例1所述的BB-3、对比例1所述的BB-1和对比例4所述的BB-0对4-氯苯酚的降解速率柱状图；
图5为实施例1所述的BB-4、对比例1所述的BB-6、对比例1所述的BB-3、对比例1所述的BB-1和对比例4所述的BB-0对甲基橙的降解速率柱状图。
具体实施方式
本发明提供了一种光催化剂，所述光催化剂为片层结构；所述片层结构中的每个单层薄片包括(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3；
所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3形成异质结。
在本发明中，所述片层结构优选为紧密堆积、有序排列的片层结构；所述紧密堆积、有序排列的特点可以保证在羟基碳酸氧铋和碳酸氧铋接触的位置处形成了有效的异质结促进光生电子和空穴分离，更有利于电子的迁移。
在本发明中，所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的质量比优选为(5～8)：1，更优选为(5.5～7.5)：1，最优选为(6～7)：1；所述每个单层薄片的厚度独立地优选为28～37nm，更优选为30～35nm；所述片层结构的层数优选为5～17层，更优选为5～12层，最优选为5～9层。
本发明所述的光催化剂，在光的激发作用下，光催化剂会产生光生电子和空穴，光生电子和空穴分别发生还原反应和氧化反应，从而将有机物质降解。
本发明还提供了上述技术方案所述的光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将β-Bi2O3与硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理，得到光催化剂。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述硝酸铋溶液优选为五水硝酸铋水溶液；所述五水硝酸铋水溶液中五水硝酸铋的浓度优选为0.01～0.25g/L，更优选为0.02～0.2g/L，最优选为0.05～0.1g/L；所述五水硝酸铋水溶液的制备过程优选为在超声的条件下将所述五水硝酸铋和水混合得到；本发明对所述超声没有任何特殊的限定。
在本发明中，所述β-Bi2O3的制备方法，优选包括以下步骤：
将五水硝酸铋溶液进行液相沉淀，得到Bi(OH)3；
将所述Bi(OH)3进行焙烧，得到β-Bi2O3。
本发明将五水硝酸铋溶液进行液相沉淀，得到Bi(OH)3。在本发明中，所述五水硝酸铋溶液的溶剂优选为有机溶剂；所述有机溶剂优选为乙醇和乙二醇的混合溶液；所述乙醇和乙二醇的体积比优选为(1～2)：(2～3)，具体优选为1:2或2:3；所述五水硝酸铋与有机溶剂的用量比优选为(3.25～13.25)g：(75～375)mL，更优选为(6.5～13)g：(150～300)mL。在本发明中，所述五水硝酸铋溶液的制备方法优选将所述五水硝酸铋、乙醇和乙二醇混合得到；所述混合优选在搅拌的条件下得到；本发明对所述搅拌没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌条件将所述溶液混合均匀并至澄清为止。
在本发明中，所述液相沉淀优选为五水硝酸铋溶液通过水热反应发生的液相沉淀或通过五水硝酸铋溶液与碱液混合发生的液相沉淀。
当所述液相沉淀为五水硝酸铋溶液通过水热反应发生的液相沉淀时，具体过程优选为：将所述五水硝酸铋溶液置于水热反应釜内，进行水热反应。在本发明中，所述水热反应的温度优选为150～170℃，更优选为155～165℃，最优选为160℃；所述水热反应的时间优选为1～3h，更优选为2h。水热反应完成后，优选对得到的产物体系进行过滤、洗涤、干燥和研磨；本发明对所述过滤没有任何特殊的限定；所述洗涤的洗涤剂优选为去离子水；所述干燥的温度优选为55～65℃，更优选为60℃；所述干燥的时间优选为8～15h，更优选为10～12h；本发明对所述研磨没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的研磨进行即可。
当所述液相沉淀为通过五水硝酸铋溶液与碱液混合发生的液相沉淀时，具体过程优选为：在20～50℃下，将碱液滴加至所述五水硝酸铋溶液中，进行沉淀反应。在本发明中，所述碱液优选为(4～7)mol/L的氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度更优选为(5～6)mol/L，最优选为6mol/L；所述滴加的方式为逐滴滴加；所述滴加的速度优选为3～5s/滴，所述滴加的时间根据滴加碱液的量和滴加速度确定。在本发明中，所述滴加的速度可以使氢氧化钠与硝酸铋反应更充分。
在本发明中，所述碱液与所述五水硝酸铋溶液的体积比优选为(10～20)：(150～300)，更优选为(14～16)：(200～250)；所述沉淀反应优选在水浴锅中进行；在本发明中，滴加所述碱液完成后，优选继续进行沉淀反应3～5h。
所述沉淀反应完成后，优选对得到的产物体系进行过滤、洗涤和干燥；本发明对所述过滤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可；所述洗涤优选为先用去离子水洗涤三次，然后用无水乙醇洗涤三次；所述干燥的的温度优选为60～65℃，更优选为60℃；所述干燥的时间优选为8～15h，更优选为10～12h。
得到Bi(OH)3后，本发明将所述Bi(OH)3进行焙烧，得到β-Bi2O3。在本发明中，所述焙烧的温度优选为290～400℃，更优选为300～350℃，最优选为300～330℃；所述焙烧的时间优选为2～5h，更优选为3～4.5h，最优选为4～4.5h。在本发明中，在上述温度范围内进行焙烧有利于制备得到高晶化度、稳定的β-Bi2O3，还可以去除表面的有机溶剂。
在本发明中，所述β-Bi2O3与所述五水硝酸铋的质量比优选为(100～500)：(1～5)，更优选为(100～300)：(2～4)，最优选为(100～200)：(2～3)。在本发明中，所述β-Bi2O3与所述五水硝酸铋的质量比在上述范围内有利于后续制备得到光催化剂。
在本发明中，所述β-Bi2O3与硝酸铋溶液的混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌没有任何特殊的限定，能够将混合液搅拌均匀即可。
在本发明中，所述光照沉积处理优选在氙灯照射下进行；所述氙灯的功率优选为250～350W，更优选为280～320W，最优选为300W；所述光照沉积处理的时间优选为3.5～4.5h，更优选为3.8～4.2h，最优选为4h。
本发明还提供了上述技术方案所述的光催化剂或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的光催化剂在光催化剂降解水体污染物中的应用。
在本发明中，所述水体污染物优选为甲基橙和/或4-氯苯酚。
在本发明中，所述应用的过程优选为将所述光催化剂置于待处理水体中，在光照条件下进行降解；所述光催化剂的用量优选根据待处理水体中污染物的浓度来调整。在本发明中，以单位立方米体积的待处理水体计，所述光催化剂的质量与水体污染物的浓度比优选为(0.03～0.1)g：(5～20)mg/L，更优选为(0.05～0.08)g：(10～20)mg/L。在本发明中，所述光照优选采用氙灯进行照射。
下面结合实施例对本发明提供的光催化剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将6.5g五水硝酸铋、50mL乙醇和100mL乙二醇在搅拌的条件下混合，待溶液澄清后浸于水浴锅中(30℃)，向该溶液中以5s/滴的速度滴加10mL的6mol/L氢氧化钠溶液(滴加时间60min)，进行沉淀反应4h后，过滤取沉淀物，用去离子水洗涤三次，用无水乙醇洗涤三次后，在60℃下干燥12h，得到Bi(OH)3；
将Bi(OH)3进行焙烧(300℃，4h)，得到β-Bi2O3；
在超声条件下，将0.015g五水硝酸铋和500mL去离子水混合，得到硝酸铋溶液；
在搅拌的条件下，将0.5gβ-Bi2O3和上述硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理(氙灯：300W，4h)，得到光催化剂((BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h)，记为BB-4。
实施例2
将6.5g五水硝酸铋、50mL乙醇和100mL乙二醇在搅拌的条件下混合，待溶液澄清后浸于水浴锅中(30℃)，向该溶液中以5s/滴的速度滴加10mL的6mol/L氢氧化钠溶液(滴加时间60min)，进行沉淀反应4h后，过滤取沉淀物，用去离子水洗涤三次，用无水乙醇洗涤三次后，在60℃下干燥12h，得到Bi(OH)3；
将Bi(OH)3进行焙烧(300℃，4h)，得到β-Bi2O3；
在超声条件下，将0.015g五水硝酸铋和500mL去离子水混合，得到硝酸铋溶液；
在搅拌的条件下，将0.5gβ-Bi2O3和上述硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理(氙灯：300W，3.5h)，得到光催化剂((BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-3.5h)，记为BB-3.5。
实施例3
将6.5g五水硝酸铋、50mL乙醇和100mL乙二醇在搅拌的条件下混合，待溶液澄清后浸于水浴锅中(30℃)，向该溶液中以5s/滴的速度滴加10mL的6mol/L氢氧化钠溶液(滴加时间60min)，进行沉淀反应4h后，过滤取沉淀物，用去离子水洗涤三次，用无水乙醇洗涤三次后，在60℃下干燥12h，得到Bi(OH)3；
将Bi(OH)3进行焙烧(300℃，4h)，得到β-Bi2O3；
在超声条件下，将0.015g五水硝酸铋和500mL去离子水混合，得到硝酸铋溶液；
在搅拌的条件下，将0.5gβ-Bi2O3和上述硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理(氙灯：300W，4.5h)，得到光催化剂((BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4.5h)，记为BB-4.5。
对比例1
按照实施例1所述步骤(3)进行实验，区别在于，改变光照时间，制备得到以光照时间为可控单一变量的多种光催化剂。照射1h得到的样品标记为BB-1，照射3h得到的样品标记为BB-3，照射6h得到的样品标记为BB-6。
对比例2
将2.6g五水硝酸铋、20mL乙醇和40mL乙二醇在搅拌的条件下混合，待溶液澄清后，置于水热反应釜中，进行水热反应(160℃，2h)，用去离子水洗涤，在60℃下干燥12h，研磨得到Bi(OH)3；
将Bi(OH)3进行焙烧(300℃，2h)，得到球状β-Bi2O3前驱体；
在超声条件下，将0.015g五水硝酸铋和500mL去离子水混合，得到硝酸铋溶液；
在搅拌的条件下，将0.5gβ-Bi2O3和上述硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理(氙灯：300W，4h)，得到光催化剂((BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h-a)，记为BB-4a。
对比例3
将6.5g五水硝酸铋、50mL乙醇和100mL乙二醇在搅拌的条件下混合，待溶液澄清后浸于水浴锅中(30℃)，向该溶液中以2s/滴的速度滴加25mL的1.5mol/L碳酸钠溶液(滴加时间60min)，进行沉淀反应4h后，过滤取沉淀物，用去离子水洗涤三次，用无水乙醇洗涤三次后，在60℃下干燥10h，得到Bi2O2CO3；
将Bi2O2CO3进行焙烧(300℃，2h)，得到棒状β-Bi2O3；
在超声条件下，将0.015g五水硝酸铋和500mL去离子水混合，得到硝酸铋溶液；
在搅拌的条件下，将0.5gβ-Bi2O3和上述硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理(氙灯：300W，4h)，得到光催化剂((BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h-b)，记为BB-4b。
对比例4
按照实施例1的方法制备得到的β-Bi2O3，将0.5gβ-Bi2O3与500mL去离子水混合，超声分散后搅拌制得混合液，将所述混合液置于300W氙灯下照射4h，得到Bi2O2CO3光催化剂，标记为BB-0。
对比例5
按照对比例2所述步骤(1)和步骤(2)进行实验，制备得到的球状β-Bi2O3，将0.5gβ-Bi2O3与500ml去离子水混合，超声分散后搅拌制得混合液，将所述混合液置于300W氙灯下照射4h，得到Bi2O2CO3光催化剂，标记为BB-0a。
对比例6
按照对比例3所述步骤(1)和步骤(2)进行实验，制备得到的球状β-Bi2O3，将0.5gβ-Bi2O3与500ml去离子水混合，超声分散后搅拌制得混合液，将所述混合液置于300W氙灯下照射4h，得到Bi2O2CO3光催化剂，标记为BB-0b。
测试例
将实施例1所述的BB-4、对比例1所述的BB-1和对比例1所述的BB-3进行XRD测试，测试结果如图1所示，由图1可知，对于BB-4来说，既在2θ＝23.63°、27.37°、32.54°处观察到属于Bi2O2CO3的衍射峰，又在2θ＝12.21°、24.22°、29.54°、36.55°处观察到属于(BiO)4CO3(OH)2的衍射峰，其中2θ＝12.21°为(BiO)4CO3(OH)2的最强衍射峰，说明BB-4为(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的复合材料。对于BB-1来说，在2θ＝23.63°、27.37°、32.54°处观察到属于Bi2O2CO3的衍射峰，同时也在2θ＝27.37°、35.32°、46.24°、55.62°处观察到属于β-Bi2O3的衍射峰，由此说明BB-1样品为Bi2O2CO3和β-Bi2O3的复合材料。BB-3中β-Bi2O3的衍射峰消失，在2θ＝12.21°、24.22°、29.54°观察到属于(BiO)4CO3(OH)2的衍射峰，同时在2θ＝23.63°、27.37°、32.54°处属于Bi2O2CO3的衍射峰的峰强减弱，说明开始形成(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的复合材料。
对实施例1所述的BB-4进行扫描电镜测试，测试结果如图2所示，由图2可知，本发明所述的BB-4为紧密堆积且有序排列的片层结构。
应用例1
对实施例1所述的BB-4、实施例2所述的BB-3.5、实施例3所述的BB-4.5、对比例1所述的BB-1、BB-3、BB-6、对比例2所述的BB-4a、对比例3所述的BB-4b、对比例4所述的BB-0、对比例5所述的BB-0a、对比例6所述的BB-0b的光催化活性进行测试：
利用光催化降解4-氯苯酚为模型反应，容积为250mL的反应器上方悬有300W氙灯光源。在反应器中加入初始浓度为10mg/L的4-氯苯酚水溶液60mL和0.05g光催化剂，搅拌以构成悬浮体系。在300W氙灯光源的照射下进行光降解反应。在开灯之前，反应溶液在黑暗条件下搅拌30min以达到吸附平衡。开灯后，每隔30min吸取一次悬浊液于离心管中，取样至开灯反应第120min。反应结束后离心吸离心取上层清液在4-氯苯酚的225nm吸收波长处测定其吸光度值，根据标准曲线确定4-氯苯酚的浓度。分析方法：在4-氯苯酚的最大吸收波长处分析滤液中4-氯苯酚的浓度，因为浓度与吸光度成正比，4-氯苯酚的光致降解率D可由下式求出：
D＝(Ao-A)/Ao×100％
其中，Ao为光照前4-氯苯酚的吸光度，A为光照时间为t时4-氯苯酚的吸光度。
测试结果如表1所示：
表1不同光催化剂对4-氯苯酚的光催化降解效果
| 光催化剂种类 | 4-氯苯酚的光致降解率D |
| BB-4 | 85％ |
| BB-3.5 | 80％ |
| BB-4.5 | 85％ |
| BB-0 | 40％ |
| BB-6 | 70％ |
| BB-3 | 65％ |
| BB-1 | 45％ |
| BB-4a | 63％ |
| BB-4b | 68％ |
| BB-0 | 40％ |
| BB-0a | 35％ |
| BB-0b | 37％ |
由表1可知，本发明提供的光催化剂能够有效降解4-氯苯酚，经过120min光照以后，BB-4、BB-3.5或BB-4.5对4-氯苯酚的降解效果明显高于BB-0、BB-1、BB-3、BB-6、BB-4a、BB-4b、BB-0、BB-0a和BB-0b。由此可知，本发明提供的光催化剂中(BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3薄片紧密堆积并且有序排列，有利于提高光催化剂的催化活性。为了更清楚的比较不同光催化剂对4-氯苯酚的降解效果，将不同光催化剂对4-氯苯酚的降解效果做成柱状图，如图3、图4所示，本发明提供的BB-4对4-氯苯酚的降解效果高于BB-4a、BB-4b、BB-0、BB-1、BB-3和BB-6。
应用例2
对实施例1所述的BB-4、实施例2所述的BB-3.5、实施例3所述的BB-4.5、对比例1所述的BB-1、BB-3、BB-6、对比例4所述的BB-0和对比例5所述的BB-0a的光催化活性进行测试：
利用光催化降解甲基橙(MO)为模型反应，考察(BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h光催化剂的光催化活性。容积为250mL的反应器上方悬有300W氙灯光源。在反应器中加入初始浓度为30mg/L的MO水溶液60mL和0.05g(BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h光催化剂，搅拌以构成悬浮体系。在300W氙灯光源的照射下进行光降解反应。在开灯前，反应溶液在黑暗条件下搅拌30min以达到吸附平衡。开灯反应后，每30min取样一次，取样至开灯后第120min。反应结束后离心吸取上层清液在MO的464nm吸收波长处测定其吸光度值，根据标准曲线确定MO的浓度。分析方法：在MO的最大吸收波长处分析滤液中MO的浓度，因为浓度与吸光度成正比，MO的光致降解率D可由下式求出：
D＝Ao-A/Ao×100％
其中，Ao为光照前MO的吸光度，A为光照时间为t时MO的吸光度。
测试结果如表2所示：
表2不同光催化剂对甲基橙的光催化降解效果
由表2测试结果可知，本发明提供的(BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3光催化剂能够高效地降解甲基橙，光照120min，对甲基橙的降解率可达100％，远高于Bi2O2CO3等其他样品对甲基橙的降解效果。为了更清楚的比较不同光催化剂对甲基橙的降解效果，将不同光催化剂对甲基橙的降解效果做成柱状图，如图5所示，本发明提供的(BiO)4CO3(OH)2-Bi2O2CO3-4h对甲基橙的降解效果远高于Bi2O2CO3、BB-1及BB-3和BB-6等样品。
由以上实施例可知，本发明提供的光催化剂经120min光照降解后，对30mg/L甲基橙的降解率可达100％；对10mg/L4-氯苯酚的降解率可达85％，实现了对污染物的高效降解。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将β-Bi2O3与硝酸铋溶液混合，进行光照沉积处理，得到光催化剂；
所述光照沉积处理在氙灯照射下进行；所述氙灯的功率为250～350W；所述光照沉积处理的时间为3.5～4.5h；
所述光催化剂为片层结构；所述片层结构中的每个单层薄片包括(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3；
所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3形成异质结。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述(BiO)4CO3(OH)2和Bi2O2CO3的质量比为(5～8)：1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述每个单层薄片的厚度独立地为28～37nm；所述片层结构的层数为5～17层。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述β-Bi2O3与所述硝酸铋溶液的溶质的质量比为(100～500)：(1～5)。
5.如权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋溶液的溶质为五水硝酸铋，溶剂为水；
所述五水硝酸铋的质量与水的体积比为0.01～0.05g：1L。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述β-Bi2O3的制备方法，包括以下步骤：
将五水硝酸铋溶液进行液相沉淀，得到Bi(OH)3；
将所述Bi(OH)3进行焙烧，得到β-Bi2O3。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述五水硝酸铋溶液的溶剂为有机溶剂；
所述有机溶剂为乙醇和乙二醇的混合溶液；
所述乙醇和乙二醇的体积比为(1～2)：(2～3)；
所述五水硝酸铋与有机溶剂的用量比为(3.25～13.25)g：(75～375)mL。
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