CN110586149A - 钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料及其制备方法和应用，该二维光催化材料包括碳化钛纳米片及负载在其上的层状钼酸铋。制备方法包括以下步骤：制备块状碳化钛；利用二甲亚砜制备碳化钛纳米片；通过水热反应制备上述二维光催化材料。本发明二维光催化材料具有价廉易得、光生电子和空穴复合效率低、催化性能强、氧化还原活性好、对环境的危害较少等优点，是一种绿色、经济的光催化材料，能够广泛用于处理环境中的污染物，有着较高的使用价值和较好的应用前景。本发明制备方法具有工艺简单、操作方便、原料成本低、耗能少、耗时短、反应条件温和且易于控制、绿色环保等优点，在功能性纳米材料的合成方面展现了良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能纳米材料技术领域，涉及一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业化的快速发展，社会对于化石燃料的需求越来越大，但化石燃料的燃烧会产生大量的污染物，这些污染物对人体的健康产生极大的威胁。目前，已经有很多的方法(例如芬顿法、生物法、吸附法和电催化法等)已经被开发来降解这些污染物，并且也取得了不错的成效。但是这些方法存在一定的缺陷，首先对于污染物的矿化效率低，很多污染物降解后产生中间产物，这些中间产物仍具有很强的毒性；其次，有些方法需要外源能量的输入，增加了运行的成本。因此，开发一种绿色、环保、可持续的技术是当今社会所急切需要的。
半导体光催化技术是近些年来研究较多的技术，该技术是一种以太阳能作为驱动力来去除污染物和产生新能源的技术。半导体光催化技术是利用半导体材料在光照激发下产生光生电子和空穴，电子具有较强的还原能力，可以与水中的溶解氧反应生成超氧自由基和羟基自由基；光生空穴具有强氧化性，可以与水反应产生羟基自由基，这些产生的活性自由基以及光生空穴本身都具有氧化能力，能够攻击污染，从而彻底将污染物去除，但是这种新型的半导体光催化技术也存在着一定的短处，如现有采用的光催化剂中光生电子和空穴的复合比较快，这极大的限制了半导体光催化技术的实际应用。因此开发具有一种光生电子和空穴快速分离转移的光催化剂是成为了最大的挑战。
目前，开发的光催化剂中，铋系半导体由于其优越物理属性、化学属性、光学属性以及机械属性受到广大科研工作的关注，其中钼酸铋作为一种类钙钛矿结构的铋系半导体，因为独特的层状结构而被广泛研究，但是钼酸铋的光生电子和空穴的复合速率较大，因此在很大程度上限制了其催化性能。之前的报道有提到，将块状钼酸铋的层数减少到单层或者少层时，所形成的二维层状钼酸铋的光生电子和空穴的复合效率大大减少，这是因为当钼酸铋的层数减少到一定厚度时，光照条件下产生的电子和空穴迁移到钼酸铋表面的距离大大减少，从而减少了复合的概率。虽然二维层状钼酸铋的光生电子和空穴的复合得到了一定的抑制，但是迁移到钼酸铋表面的光生电子和空穴仍然有复合的几率，与此同时，该二维层状钼酸铋容易团聚，会减少其比表面积，进而掩盖大量的活性位点。因此，如何有效抑制催化剂表面的光生电子-空穴复合以增强光催化性能以及如何克服二维层状钼酸铋的团聚现象以提高材料表面的活性位点成为现阶段研究中重中之重、亟需解决的技术问题。
碳化钛是作为一种层状材料，由于其导电性能强以及载流子的迁移率高，因而碳化钛有望成为一种性能优异的共催化剂。此外，考虑到钼酸铋独特的二维结构，因而将二维钼酸铋和二维碳化钛复合构建2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结，是一种抑制光生电子-空穴复合的有效方法，但是构建这种新型的2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结仍然具有一些难点：(1)二维层状材料的制备方法比较复杂，耗时长；(2)2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结的制备方法中所需的条件比较苛刻；(3)2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结中两个组分的质量比对催化性能影响较大。因此，如何获得一种光生电子和空穴复合效率低、催化性能强、氧化还原活性好、重复利用性好的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料以及与之匹配的工艺简单、操作方便、原料成本低、耗能少、耗时短、反应条件温和且易于控制、绿色环保的制备钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的方法，对于有效提升半导体光催化技术的处理效果和扩大半导体光催化技术的应用范围具有十分重要的意义。
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，提供一种光生电子和空穴复合效率低、催化性能强、氧化还原活性好、重复利用性好的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料包括层状钼酸铋和碳化钛纳米片，所述层状钼酸铋负载在碳化钛纳米片上。
上述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，进一步改进的，所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为1∶500～1∶50。
上述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，进一步改进的，所述层状钼酸铋为单层层状结构，厚度为1.02nm；所述碳化钛纳米片的厚度为1.98nm。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳化铝钛与盐酸/氟化钠的混合溶液混合进行水浴反应，清洗，干燥，得到块状碳化钛；
S2、将步骤S1中得到的块状碳化钛与二甲亚砜混合，搅拌，加入水，超声，过滤，清洗，干燥，得到碳化钛纳米片；
S3、将步骤S2中得到的碳化钛纳米片与五水合硝酸铋的水溶液混合，滴加入二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液进行水热反应，清洗，干燥，得到钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述碳化铝钛与盐酸/氟化钠的混合溶液的比例为0.5g∶20mL；所述盐酸/氟化钠的混合溶液中氟化钠的浓度为4mmol/mL；所述水浴反应在温度为60℃下进行；所述水浴反应的时间为24h；所述清洗为采用稀盐酸、水和无水乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃；所述干燥的时间为12h～24h。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述块状碳化钛、二甲亚砜和水的比例为0.1g∶2mL∶10mL；所述搅拌的时间为24h；所述超声的时间为5h；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。
上述的制备方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述碳化钛纳米片、所述五水合硝酸铋的水溶液中的五水合硝酸铋、所述二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液中的二水合钼酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的比例为0.0012g～0.0122g∶2mmol∶1mmol∶0.3g；所述水热反应在温度为120℃下进行；所述水热反应的时间为24h；所述水热反应前还包括：往反应溶液中通入氮气，搅拌1h；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料或上述的制备方法制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料在处理抗生素废水中的应用。
上述的应用，进一步改进的，包括以下步骤：将钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料与抗生素废水混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附平衡，在光照条件下进行光催化反应，完成对抗生素废水的处理；所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的添加量为每升抗生素废水中添加钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料0.3g。
上述的应用，进一步改进的，所述抗生素废水中的抗生素为四环素；所述抗生素废水中抗生素的浓度为20mg/L；所述搅拌的时间为0.5h～2h；所述光催化反应的时间为1.5h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，包括层状钼酸铋和碳化钛纳米片，层状钼酸铋负载在碳化钛纳米片上。本发明中，层状钼酸铋和碳化钛纳米片是两种二维材料，其中层状钼酸铋作为主体材料，碳化钛纳米片作为载体材料，将层状钼酸铋附着在碳化钛纳米片表面，构建2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结，在界面处会产生肖特基异质结。肖特基异质结通常是在金属和半导体表面所形成的一种特殊的异质结，在肖特基异质结的界面处通常会形成内建电场，内建电场的存在可以调控电子的迁移方向，从而可以加快光生电子和空穴的分离，因而本发明中将钼酸铋和碳化钛复合以后，在两者的界面处形成内建电场，内建电场使得钼酸铋导带上的光生电子快速转移到碳化钛表面，而光生空穴仍然留在了钼酸铋的价带上，使得光生电子和空穴停留在两个材料上，极大的抑制了光生电子和空穴的复合。本发明中，碳化钛纳米片表面含有很多的氟基团、羟基或氧基，这些基团可以作为活性位点，来提升催化性能；同时，碳化钛纳米片表面含有很多的终端金属位点，从而使其具有较强的氧化还原活性，因而将层状钼酸铋和碳化钛纳米片复合以后，碳化钛纳米片不仅可以提供大量的活性位点，而且还可以提高复合材料的氧化还原活性。本发明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料具有光生电子和空穴复合效率低、催化性能强、氧化还原活性好、重复利用性好等优点，能够广泛用于处理环境中的污染物，有着较高的使用价值和较好的应用前景；同时由于层状钼酸铋作为主体材料，具有价廉易得、对环境的危害较少等优点，因而本发明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料是一种绿色、经济的光催化材料。
(2)本发明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中，通过优化碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为1∶500～1∶50，可以提高层状钼酸铋的分散性，促进碳化钛纳米片和层状钼酸铋之间有效形成异质结，从而降低光生电子和空穴的复合，使得材料具有更好的光催化活性，提高光催化效果，这是因为当碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比较小时，层状钼酸铋的分散性不好，还有很多的层状钼酸铋没办法与碳化钛纳米片形成有效的异质结，此时电子和空穴的复合率还是比较大；而当碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比较大时，由于碳化钛纳米片是黑色材料，吸光性比较大，会与层状钼酸铋竞争光，导致材料对太阳光的吸收量降低，从而会降低材料的催化效果，因而需要优化碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比，以确保材料能够获得最佳的催化效果。
(3)本发明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中，层状钼酸铋是单层层状结构，作为一种二维单层材料，其厚度为1.02nm，该超薄的厚度会进一步缩短光生电子和空穴传输到钼酸铋表面的距离，从而使得光生电子和空穴可以更加快速迁移到材料表面，从而在一定程度上进一步减少光生电子和空穴的复合，进而提高复合材料的光催化性能。另外，由于钼酸铋的厚度以及尺寸比较小，从而使得其表面能较大，表面能大的材料容易迁移，会导致钼酸铋出现严重的团聚，而钼酸铋的严重团聚会减少其比表面积，进而掩盖大量的活性位点，基于此，本发明中将单层钼酸铋负载在碳化钛纳米片上，碳化钛纳米片作为一个载体，能够减少单层钼酸铋的团聚，暴露更多的活性位点，大量的活性位点可以作为催化反应位点，有利于催化反应的发生。
(4)本发明提供了一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，先以碳化铝钛为前驱体在盐酸和氟化钠的作用下通过水浴反应制备块状碳化钛，然后通过采用二甲亚砜来剥离块状碳化钛制得二维层状碳化钛纳米片，最后以五水合硝酸铋、二水合钼酸钠以及十六烷基三甲基溴化铵作为前驱体通过厌氧水热法制备层状钼酸铋并负载在碳化钛纳米片上，从而制备得到催化性能好、分散性能好的酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料。与其他方法相比，本发明制备方法所需的反应条件温和，无需精密仪器，具有工艺简单、操作方便、原料成本低、耗能少、耗时短、反应条件温和且易于控制、绿色环保等优点，适于连续大规模批量生产，便于工业化利用，在功能性纳米材料的合成方面展现了良好的应用前景。
(5)本发明还提供了一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料在处理抗生素废水中的应用，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、对污染物降解效率高的优点，具有很好的实际应用前景。
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中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的透射电镜图。
图2为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的高分辨透射电镜图。
图3为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的能谱图。
图4为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的原子力显微镜图。
图5为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的电化学阻抗谱图。
图6为本发明实施例1-4中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料、钼酸铋对四环素的降解效果图。
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材料和仪器均为市售。
实施例1
一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，包括层状钼酸铋和碳化钛纳米片，层状钼酸铋负载在碳化钛纳米片上。
本实施例中，该钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为2∶1000。
本实施例中，层状钼酸铋为单层层状结构，厚度为1.02nm；碳化钛纳米片的厚度为1.98nm。
一种上述本实施例的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备碳化钛纳米片
(1.1)准确称取0.5g碳化钛铝添加到盐酸/氟化钠的混合溶液(该混合溶液由80mmol氟化钠溶于20mL浓盐酸中制得)，混合均匀后，在60℃下水浴反应24h。将水浴反应的产物溶液冷却至室温，用稀盐酸、水、无水乙醇交替清洗3遍，在60℃真空干燥12h，得到块状碳化钛。
(1.2)准确称取0.5g步骤(1.1)中制得的块状碳化钛添加到10mL二甲亚砜中，磁力搅拌24h，向上述混合物中添加50mL超纯水，超声5小时，得到二维碳化钛纳米片溶液；将二维碳化钛纳米片溶液抽滤，用水和乙醇交替清洗3遍，在60℃真空干燥12h，得到二维层状碳化钛纳米片。
(2)准确称取2mmol的五水合硝酸铋溶解在40mL水中，向所得硝酸铋溶液中添加0.0012g步骤(1)中制得的二维层状碳化钛纳米片，得到碳化钛纳米片与五水合硝酸铋的混合液。准确称取1mmol的二水合钼酸钠以及0.3g的十六烷基三甲基溴化铵溶解在40mL水中，得到二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液。将二水合钼酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液逐滴滴加到碳化钛纳米片与五水合硝酸铋的混合液中，在氮气条件下磁力搅拌1h，然后将所得混合液转移到100mL的不锈钢反应釜中，并将不锈钢反应釜置于烘箱中，在120℃下反应24h。待反应结束，不锈钢反应釜自然冷却至室温，将反应釜内的固体用水和无水乙醇交替清洗3遍。将清洗后得到的固体放置真空干烘箱中，在60℃干燥12h，得到钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料。
实施例1中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，命名为“2∶1000钼酸铋/碳化钛”。
实施例2
一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例2的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为5∶1000。
一种上述本实施例中的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例2中的制备方法中原料二维层状碳化钛纳米片的用量为0.0031g。
实施例2中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，命名为“5∶1000钼酸铋/碳化钛”。
实施例3
一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例3的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为10∶1000。
一种上述本实施例中的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例3中的制备方法中原料二维层状碳化钛纳米片的用量为0.0062g。
实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，命名为“10∶1000钼酸铋/碳化钛”。
图1为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的透射电镜图。从图1可以看出，碳化钛也是二维层状，是一种纳米片，碳化钛表面附着一些小的二维层状材料，这些是二维层状钼酸铋，具有单层层状结构。
图2为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的高分辨透射电镜图。从图2可以看出该复合材料具有两种不同的晶格间距，0.264nm对应的是碳化钛(0110)面，0.320nm对应的是钼酸铋(131)面。
图3为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的能谱图。从图3可以看出，该复合材料含有碳，钛，铋，氧和钼。
图4为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的原子力显微镜图。从图4可以看出，层状钼酸铋的单层厚度为1.02nm，碳化钛纳米片的厚度为1.98nm。
图5为本发明实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的电化学阻抗谱图。由图5可知，与钼酸铋单体相比，钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中的2D/2D钼酸铋/碳化钛异质结具有较小的半径。
以上结果可以证明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的被成功制备出。
实施例4
一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例4的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为20∶1000。
一种上述本实施例中的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，与实施例1中的制备方法基本相同，区别仅在于：实施例4中的制备方法中原料二维层状碳化钛纳米片的用量为0.0122g。
实施例4中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，命名为“20∶1000钼酸铋/碳化钛”。
对比例1
一种钼酸铋的制备方法，包括以下步骤：
准确称取2mmol的五水合硝酸铋溶解在40mL水中形成五水合硝酸铋溶液。准确称取1mmol的二水合钼酸钠以及0.3g的十六烷基三甲基溴化铵溶解在40mL水中，得到二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液。将二水合钼酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液逐滴滴加到五水合硝酸铋的溶液中，磁力搅拌1h，然后将所得混合液转移到100mL的不锈钢反应釜中，并将不锈钢反应釜置于烘箱中，在120℃下反应24h。待反应结束，不锈钢反应釜自然冷却至室温，将反应釜内的固体用水和无水乙醇交替清洗3遍。将清洗后得到的固体放置真空干烘箱中，在60℃干燥12h，得到钼酸铋单体材料。
实施例5
一种本发明钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料在处理抗生素废水中的应用，具体为利用钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料处理四环素废水，包括以下步骤：
称取实施例1-4中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料、对比例1中制得的钼酸铋，各0.03g，分别加入到100mL、浓度为20mg/L的四环素溶液中，在黑暗条件下磁力搅拌60min，使四环素在不同的光催化剂表面达到吸附-解吸平衡，然后将达到吸附平衡的混合溶液放在可见光下进行光催化反应90min，完成对抗生素废水的处理。
处理过程中每隔15min取4mL的溶液来测试其浓度。待反应结束后，将所取的所有样品进行高速离心，固液分离，再将上清液收集起来，用紫外-可见分光光度计测量浓度，计算得到不同材料对四环素溶液的降解效率，结果如图5所示。
图6为本发明实施例1-4中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料、钼酸铋对四环素的降解效果图。从图6可以看出，二维钼酸铋的效果最差，只有57.15％的四环素在90min内被降解。随着碳化钛的添加，钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的光催化降解四环素的效果越来越好，且随着碳化钛含量的增加，光催化降解效果不断增加，其中实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料对四环素的降解效果最好，对四环素的降解效率达到85.45％，这是因为碳化钛纳米片的存在可以减少层状钼酸铋的团聚，暴露大量的活性位点用于催化反应。此外，层状钼酸铋和碳化钛纳米片的界面形成内建电场，加速光生电子从钼酸铋迁移到碳化钛表面，从而抑制了光生电子和空穴的复合，使得更多的自由基攻击四环素，催化效果得到了极大的提升。但是继续增加碳化钛的含量，异质结材料的效果反而降低，这是因为碳化钛会与钼酸铋竞争一部分可见光，从而使得催化效果降低。因此，实施例3中制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料对四环素的降解效果最好。
以上所述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)
1.一种钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，其特征在于，所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料包括层状钼酸铋和碳化钛纳米片，所述层状钼酸铋负载在碳化钛纳米片上。
2.根据权利要求1所述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，其特征在于，所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料中碳化钛纳米片和层状钼酸铋的质量比为1∶500～1∶50。
3.根据权利要求1或2所述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料，其特征在于，所述层状钼酸铋为单层层状结构，厚度为1.02nm；所述碳化钛纳米片的厚度为1.98nm。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将碳化铝钛与盐酸/氟化钠的混合溶液混合进行水浴反应，清洗，干燥，得到块状碳化钛；
S2、将步骤S1中得到的块状碳化钛与二甲亚砜混合，搅拌，加入水，超声，过滤，清洗，干燥，得到碳化钛纳米片；
S3、将步骤S2中得到的碳化钛纳米片与五水合硝酸铋的水溶液混合，滴加入二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液进行水热反应，清洗，干燥，得到钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料。
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，所述碳化铝钛与盐酸/氟化钠的混合溶液的比例为0.5g∶20mL；所述盐酸/氟化钠的混合溶液中氟化钠的浓度为4mmol/mL；所述水浴反应在温度为60℃下进行；所述水浴反应的时间为24h；所述清洗为采用稀盐酸、水和无水乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃；所述干燥的时间为12h～24h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述块状碳化钛、二甲亚砜和水的比例为0.1g∶2mL∶10mL；所述搅拌的时间为24h；所述超声的时间为5h；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述碳化钛纳米片、所述五水合硝酸铋的水溶液中的五水合硝酸铋、所述二水合钼酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的混合水溶液中的二水合钼酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的比例为0.0012g～0.0122g∶2mmol∶1mmol∶0.3g；所述水热反应在温度为120℃下进行；所述水热反应的时间为24h；所述水热反应前还包括：往反应溶液中通入氮气，搅拌1h；所述清洗为采用水和乙醇交替清洗3～5遍；所述干燥在真空条件下进行；所述干燥的温度为60℃～80℃；所述干燥的时间为12h～24h。
8.一种如权利要求1～3中任一项所述的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料或权利要求4～7中任一项所述的制备方法制得的钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料在处理抗生素废水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料与抗生素废水混合，在黑暗条件下搅拌达到吸附平衡，在光照条件下进行光催化反应，完成对抗生素废水的处理；所述钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料的添加量为每升抗生素废水中添加钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料0.3g。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述抗生素废水中的抗生素为四环素；所述抗生素废水中抗生素的浓度为20mg/L；所述搅拌的时间为0.5h～2h；所述光催化反应的时间为1.5h。
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