專利名稱：一種可見光催化材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可見光催化材料及其制備方法與應(yīng)用，尤其是涉及一種用于凈化 環(huán)境的可見光催化材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)在TW2電極材料表面光響應(yīng)產(chǎn)氫現(xiàn)象以來 (Fujishima, A. Honda, K.，Nature 238，37-38)，光催化作為解決環(huán)境污染和能源危機一種 潛在技術(shù)引起全世界的關(guān)注。在半導(dǎo)體光催化過程中，光照射激發(fā)價帶中的電子躍遷至導(dǎo) 帶，在導(dǎo)帶上形成光生電子和價帶上形成光生空穴；載流子遷移到粉末顆粒表面后，充分與 周圍的環(huán)境作用，發(fā)生復(fù)雜的氧化、還原反應(yīng)。TiO2粉體具有優(yōu)異的光催化活性，特別是以 P25為代表的一系列商品化TiO2納米粉體，更是顯示了優(yōu)異的光催化性能，然而粉體回收困 難，而且會對原體系造成二次污染，無法在循環(huán)系統(tǒng)下重復(fù)利用，而且本征的TW2只具有紫 外光響應(yīng)性，從而限制了它在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。尋找新型高效可見光催化劑一直是光催化技術(shù)領(lǐng)域一項長期而艱巨的任務(wù)，它是 光催化技術(shù)能夠得以大規(guī)模推廣應(yīng)用的核心所在?；谀軒Ю碚摰挠^點，能帶(導(dǎo)帶和價 帶)中電子軌道的雜化或彌散狀態(tài)，能降低載流子(電子和空穴)的有效質(zhì)量，提高載流子 的傳導(dǎo)能力，加速電子-空穴分離。過去的30年里，人們廣泛研究了基于d°和cT電子構(gòu) 型的氧化物光催化材料。d°型的氧化物光催化劑，價帶一般都是由02p組成，導(dǎo)帶由過渡 金屬的d°(Md°)軌道組成。因為價帶中的02p是相對定域的深能級，導(dǎo)帶中的Md°軌道不彌 散，d°型的光催化劑常常很難具有可見光響應(yīng)，而且性能通常遜于cT型的光催化劑。對于 d10型的光催化劑，價帶雖然也通常是由02p組成，但是其導(dǎo)帶因為有比較彌散的sp雜化形 成，使得光生電子具有較高的遷移率和傳輸能力。然而，這類cT型的過渡金屬氧化物通常 是采用固相燒結(jié)的方法制得，容易團聚、不利于染料等有害物質(zhì)的吸附，嚴重限制了其催化 性能的提升。此外，如果能在相對雜化的導(dǎo)帶基礎(chǔ)之上，還能將價帶調(diào)控到一個相當(dāng)彌散的 狀態(tài)，那么電子-空穴對的分離與傳輸能力將大大提高，從而顯示出更優(yōu)異的催化性能。綜上所述，運用一種工藝簡單而成本低廉的制備方法，開發(fā)具有彌散能帶結(jié)構(gòu)的 高效可見光催化劑就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于環(huán)境凈化的可見光催化材料及其制備方法，以 提高可見光催化材料在染料降解與有毒氣體凈化方面的性能。本發(fā)明的構(gòu)思為能帶(導(dǎo)帶和價帶)中電子軌道的雜化或彌散狀態(tài)，能降低載流 子(電子和空穴)的有效質(zhì)量，提高載流子的傳導(dǎo)能力，加速電子-空穴分離。電子構(gòu)型為 d10的化合物，如h3+、Sn4+、Sb5+、Bi5+、(}a3+、Ge4+等，由于導(dǎo)帶中有sp軌道的雜化而顯得彌散， 降低了光生電子的有效質(zhì)量，使得電子的傳輸更加通暢。而若能在導(dǎo)帶彌散的同時，調(diào)控價 帶為雜化的彌散結(jié)構(gòu)，那么光生空穴的遷移率也將大大增強，更有利于光催化過程中光生電子-空穴的分離，提高光催化效率。Bi3+(6s26p°)由于填滿的6s軌道在價帶與02p能有 效的雜化，使得價帶彌散化，并提高光生空穴的遷移。Bi基錫酸鹽可以生動的闡釋如上的構(gòu) 思模型；而且具有化學(xué)穩(wěn)定好的優(yōu)點，有望成為新型的高效可見光催化材料。因此，我們選 擇了 Bi2^i2O7作為研究對象。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于凈化環(huán)境的可見光催化材料，其特征在于，所述可見光催化材料是一種 具有彌散能帶結(jié)構(gòu)的間接帶隙半導(dǎo)體，為晶態(tài)納米材料，其化學(xué)組成為Bi2Sn207。較佳的，所述間接帶隙半導(dǎo)體的光學(xué)禁帶寬度(帶隙)為2. 68-2. 78eV。較佳的，所述可見光催化材料的粒徑為5-lOnm。較佳的，所述可見光催化材料的比表面積為50_70m2/g。本發(fā)明所提供的上述Bi2Sn2O7可見光催化材料屬于燒綠石型(AJ2O7, Fd_3m)結(jié) 構(gòu)，運用VASP-GGA進行Bi2Sn2O7能帶計算，結(jié)果顯示，其導(dǎo)帶組成為Bi6p+Sn 5s+02p，價帶 組成為02p+Bi 6s，是一種間接躍遷材料(即間接帶隙半導(dǎo)體材料)，導(dǎo)帶和價帶較為彌散， 這種高度彌散的能帶結(jié)構(gòu)，有利于電子-空穴在材料內(nèi)部的傳輸，提高光生電子-空穴分 離能力。紫外-可見光吸收光譜顯示，吸收邊在446-463nm左右，其光學(xué)禁帶寬度相應(yīng)為 2. 68-2. 78eV，具有良好的可見光響應(yīng)。本發(fā)明還進一步公開了上述可見光催化材料的制備方法，包括以下步驟按化學(xué) 計量比，將Bi源和Sn源加入到堿溶液中，于120-300°C下進行水熱反應(yīng)，收集反應(yīng)產(chǎn)物，得 到可見光催化材料Bi2Sn207。所述Bi 源可選用穩(wěn)定的 Bi 的金屬鹽，如 BiCl3、BiBr3、Bil3、Bi (NO3) 3、Bi2 (SO4) 3、 BiPO4, Bi2O2CO3^ Bi (IO3) 3、以及它們的結(jié)晶水合物。所述Sn源可選用穩(wěn)定的Sn的金屬鹽，如單質(zhì)Sn、SnCl4、SnBr4、SnI4、以及它們的結(jié) 晶水合物，或者選自堿土金屬錫酸鹽或堿金屬錫酸鹽(如錫酸鋰、錫酸鈉、錫酸鉀、錫酸鎂、 錫酸鈣、錫酸鍶等)。所述堿溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鋰水溶液、氫氧化銫水 溶液以及氨水中一種或多種的混合。較佳的，所述堿溶液中氫氧根的總濃度為10_3 lOmol/L ；優(yōu)選為1-lOmol/L。較佳的，所述水熱反應(yīng)的時間為2_96h，優(yōu)選為6_96h。上述制備方法中，可以通過調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)的溫度和反應(yīng)時間等參數(shù)，調(diào)控產(chǎn)物的 結(jié)晶度和相組成。本發(fā)明還進一步公開了上述可見光催化材料的用途，即在染料降解和有害氣凈化 中的應(yīng)用。所述的染料選自甲基橙、羅丹明B或亞甲基藍。所述有害氣體選自乙醛或甲醛。本發(fā)明公開的高效可見光催化劑Bi2Sn2O7的有益效果在于LBi2Sn2O7具有同時彌散的導(dǎo)帶和價帶，保證了光生電子和空穴的快速傳輸與分 離，避免了傳統(tǒng)(Γ型光催化材料價帶定域的缺陷，并顯示出較高的可見光催化性能；2.合成過程中的前驅(qū)體溶液只需經(jīng)過一步水熱反應(yīng)，即可得到納米顆粒，避免了 高溫?zé)Y(jié)的晶粒粗化與團聚，并且采用的原料價廉易得，制備工藝操作簡單、條件溫和；反應(yīng)過程中的參數(shù)可調(diào)，易于實現(xiàn)控制產(chǎn)物的結(jié)晶度與物相組成；3.已有Bi2Sn2O7相比，本發(fā)明采用一步水熱法制得的Bi2Sn2O7的帶隙小、比表面積 大、粒徑小(5-lOnm)；該Bi2Sn2O7材料能吸收并充分利用可見光波段，其高的比表面積能加 速對目標(biāo)降解分子的吸附，提高光催化性能。4.本發(fā)明所得的樣品在光催化循環(huán)測試中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，利于工業(yè)應(yīng)用。


圖1為240°C水熱反應(yīng)24h得到的Bi2Sn2O7UV-Vis圖譜及光學(xué)照片。圖2為不同溫度下水熱反應(yīng)24h得到樣品的XRD光譜，表明反應(yīng)溫度在120°C時得 到的是SnA和Bi2Sn2O7的混合相組成，高于120°C時可以得到純相Bi2Sn2O7，并隨著反應(yīng)溫 度的增加，樣品的結(jié)晶度提高，從而達到調(diào)控樣品結(jié)晶度的目的。圖3為240°C下水熱反應(yīng)不同時間得到樣品的XRD光譜，表明反應(yīng)時間為池時得 到的是Bi2O3和Bi2Sn2O7的混合相組成，高于池時可以得到純相Bi2Sn2O7，隨著反應(yīng)時間的 延長，樣品的結(jié)晶度提高，從而達到調(diào)控樣品結(jié)晶度的目的。圖4為Bi2Sn2O7的能帶結(jié)構(gòu)圖，表明其為間接帶隙半導(dǎo)體，理論光學(xué)帶隙為 2. 68eV0圖5為Bi2Sn2O7的部分態(tài)密度和總態(tài)密度，表明導(dǎo)帶組成為Bi6p+Sn 5s+02p，價帶 組成為02p+Bi 6s，導(dǎo)帶和價帶較為彌散，有利于電子-空穴在材料內(nèi)部的傳輸，提高光生 電子-空穴分離能力。圖6為160°C水熱反應(yīng)24h得到的Bi2Sn2O7Bi2Sn2O7的SEM(如圖6a所示)、TEM(如 圖6b、6c所示)和EDS(如圖6d所示)圖譜，表明所得的形貌為球形，該球形是由粒徑為 5-lOnm的細小顆粒組成，進一步證實了所得樣品中Bi與Sn的化學(xué)計量比接近于1 1。圖7為紫外光照射下，240°C水熱反應(yīng)他得到的Bi2Sn2O7光催化降解甲基橙的活 性，表明其紫外光催化活性優(yōu)于Bi2O3、固相制備的Bi2Sn2O7,并可以媲美商用的Ti02。圖8為可見光照射下，240°C水熱反應(yīng)24h得到的Bi2Sn2O7光催化降解甲基橙的活 性，表明其具有最佳的可見光催化活性。圖9為可見光照射下，240°C水熱反應(yīng)24h得到的Bi2Sn2O7光催化降解甲基橙的循 環(huán)穩(wěn)定性測試，表明其可以作為一種穩(wěn)定的光催化材料來多次循環(huán)使用。圖10為可見光照射下，240°C水熱反應(yīng)得到的Bi2Sn2O7光催化降解乙醛的活 性，表明其具有超強的凈化有毒氣體的光催化性能。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而非 限制本發(fā)明的范圍。a)材料表征對本發(fā)明所得顆粒樣品通過掃描電鏡SEM (JSM-6510)和透射電鏡TEM (JEM 2100F)和電子能譜EDS觀察樣品形貌及元素組成；通過X射線粉末衍射儀(Rigaku D/ Max-2550V)分析物相；通過紫外-可見光吸收光譜UV_vis (Hitachi U3010)表征光學(xué)帶隙。b)性能測試
①染料降解將本發(fā)明所得樣品粉末在自制的反應(yīng)器中進行光催化降解有機染料的研究。實驗 中，染料的濃度為10mg/L，粉末在染料溶液中或純水中的量為lg/L。紫外實驗中，照射燈源 為500W的高壓汞燈?？梢姽鈱嶒灢捎昧硪惶籽b置，由300W Xe燈，濾波片及散熱風(fēng)扇組成。 并將粉體回收，進行循環(huán)性能的測試，以表征其穩(wěn)定性。選取商用銳鈦礦TiO2、商用Bi203、 以及高溫固相制備的Bi2Sn2O7作為參照，來定性評判本發(fā)明中一步水熱制備的納米Bi2Sn2O7 光催化活性。②有害氣體凈化將本發(fā)明所得樣品粉末在自制的反應(yīng)器中進行光催化降解代表性有害氣體的研 究。光催化反應(yīng)在自制的圓柱型密閉不銹鋼反應(yīng)器中進行。光源為300W Xe燈。通過檢測 腔體中的二氧化碳含量來表征光催化氧化分解有害氣體的降解速率。實施例1 取0. 9701g Bi(NO3)3 ·5Η20 和 0. 7012g SnCl4 ·5Η20 加入到 40mL NaOH 的 lmol/L水 溶液中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在 下反應(yīng)Mh，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-Vis測試表明，其吸收 邊在446nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 78eV，具有可見光響應(yīng)，如圖1所示。經(jīng)XRD測試，得到 純相燒綠石型Bi2Sn2O7，如圖2和圖3所示。運用VASP-GGA進行能帶計算，結(jié)果顯示，導(dǎo)帶 組成為Bi6p+Sn 5s+02p，價帶組成為02p+Bi 6s，是一種間接躍遷材料，如圖4和圖5所示。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為58. 5m2/g。將得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解甲基橙實驗，結(jié)果表明其光催化活 性優(yōu)于Bi203、固相制備的Bi2Sn2O7，遠好于商用的Ti02。并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，如圖9 所示。實施例2 取0. 9701g Bi (NO3)3 · 5H20 和 0. 7012g SnCl4 · 5H20 加入到 40mL KOH 的 IOM 水溶
液中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在下 反應(yīng)他，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-Vis測試表明，其吸收邊在 452nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 75eV,具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，同樣得到純相燒綠石 型Bi2Sn2O7，如圖3所示。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為62. 6m2/g。將得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于紫外光降解甲基橙實驗，結(jié)果表明其光催化活 性明顯優(yōu)于固相制備的Bi2Sn2O7、商用的TW2和Bi2O3，如圖7所示。實施例3 取0. 9701g Bi (NO3)3 · 5H20 和 0. 7012g SnCl4 · 5H20 加入到 40mL 氨水溶液中，調(diào) 節(jié)溶液的PH值在11左右，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱 反應(yīng)釜中，在下反應(yīng)96h，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-vis 測試表明，其吸收邊在460nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 70eV，具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試， 同樣得到純相燒綠石型Bi2Sn207。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為50. 8m2/g。將得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解乙醛實驗，經(jīng)過證的可見光照射，產(chǎn)生的(X)2將近150ppm，顯示出良好的光催化降解性能，如圖10所示。實施例4 取0. 9701g Bi (NO3)3 · 5H20 和 0. 2374g Sn 粉加入到 40mL NaOH 的 IOM 水溶液 中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在下反 應(yīng)Mh，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-Vis測試表明，其吸收邊在 463nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 75eV,具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，同樣得到純相燒綠石 型 Bi2Sn207。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-8nm，比表面積為69. 3m2/g。得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解甲基橙實驗，結(jié)果表明其光催化活性 明顯優(yōu)于固相制備的Bi2^i2O7、商用的TW2和Bi2O3，如圖8所示。略好于實施例2。實施例5 取0. 9701g Bi (NO3) 3 · 5H20 和 0. 7012g SnCl4 · 5H20 加入到 40mL NaOH 的 IM 水溶 液中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在下 反應(yīng)Mh，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-Vis測試表明，其吸收邊 在446nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 78eV,具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，得到純相燒綠石型 Bi2Sn2O70本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為58. 5m2/g。得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解乙醛實驗，經(jīng)過證的可見光照射，結(jié)果 與實施例3基本相同，同樣顯示出良好的光催化降解性能。實施例6 取0.7422g Bi2 (SO4) 3 ·2Η20 和 0. 7012g SnCl4 ·5Η20 加入到 40mL KOH 的 IOM 水溶
液中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在120°C下 反應(yīng)48h，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-vis測試表明，其吸收邊 在461nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 69eV，具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，得到純相燒綠石型 Bi2Sn2O70本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-8nm，比表面積為70. 5m2/g。得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解甲基橙實驗，結(jié)果表明其光催化活性 仍優(yōu)于固相制備的Bi2Sn2O7、商用的TW2和Bi2O3，但略遜于實施例2。實施例7 取0. 9701g Bi (NO3)3 · 5H20 和 0. 8767g SnBr4 加入到 40mL 氨水溶液中，調(diào)節(jié)溶液 的PH值在11左右，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜 中，在240°C下反應(yīng)96h，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-vis測試表 明，其吸收邊在446nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 78eV，具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，得到純 相燒綠石型Bi2Sn2O7。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為7-lOnm，比表面積為56. 2m2/g。得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解甲基橙實驗，結(jié)果與實施例1基本相同， 其光催化活性明顯優(yōu)于固相制備的Bi2Sn2O7、商用的TW2和Bi203。并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定 性。實施例8
取0. 7422g Bi2 (SO4) 3 · 2H20 和 0. 8767g SnBr4 加入到 40mL KOH 與 NaOH 的混合溶 液中(堿液總濃度為1M)，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱 反應(yīng)釜中，在160°C下反應(yīng)Mh，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-vis 測試表明，其吸收邊在450nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 76eV，具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試， 得到純相燒綠石型Bi2Sn2O7，如圖2所示。形貌為球形，該球形是由粒徑為5-lOnm的細小顆 粒組成，進一步證實了所得樣品中Bi與Sn的化學(xué)計量比接近于1 1，如圖6所示。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為66. 4m2/g。得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解羅丹明B實驗，結(jié)果與實施例1基本相 同，其光催化活性仍優(yōu)于固相制備的Bi2Sn2O7、商用的TiO2和Bi203。并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定 性。實施例9 取0. 9701g Bi(NO3)3 ·5Η20 和 0. 7012g SnCl4 ·5Η20 加入到 40mL NaOH 的 lmol/L水 溶液中，充分攪拌后得到無定型前驅(qū)體溶液。將該前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中，在 下反應(yīng)12h，待自然冷卻至室溫，過濾干燥收集所得淡黃色粉末。UV-Vis測試表明，其吸收 邊在453nm左右，相應(yīng)光學(xué)帶隙為2. 74eV,具有可見光響應(yīng)。經(jīng)XRD測試，得到純相燒綠石 型 Bi2Sn207。本實施例得到的Bi2Sn2O7納米顆粒的粒徑為5-lOnm，比表面積為64. 5m2/g。將得到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解亞甲基藍實驗，結(jié)果表明其光催化 活性明顯優(yōu)于Bi2O3、固相制備的Bi2Sn2O7，和商用的Ti02。并具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。將得 到的Bi2Sn2O7納米顆粒用于可見光降解甲醛實驗，經(jīng)過8h的可見光照射，產(chǎn)生的(X)2將近 ISOppm,同樣顯示出良好的光催化降解性能。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化環(huán)境的可見光催化材料，其特征在于，所述可見光催化材料是一種具 有彌散能帶結(jié)構(gòu)的間接帶隙半導(dǎo)體，為晶態(tài)納米材料，其化學(xué)組成為Bi2Sn207。
2.如權(quán)利要求1所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料，其特征在于，所述間接帶隙 半導(dǎo)體的光學(xué)禁帶寬度為2. 68-2. 78eV。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料，其特征在于，所述可見光 催化材料的粒徑為5-lOnm ；所述可見光催化材料的比表面積為50 70m2/g。
4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料的制備方法，包括以 下步驟按化學(xué)計量比，將Bi源和Sn源加入到堿溶液中，于120-300°C下進行水熱反應(yīng)，收 集反應(yīng)產(chǎn)物，得到可見光催化材料Bi2Sn207。
5.如權(quán)利要求4所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料的制備方法，其特征在于，所 述 Bi 源選自 BiCl3、BiBr3> Bil3、Bi (NO3) 3、Bi2 (SO4) 3、BiPO4, Bi2O2CO3^ Bi (IO3) 3，以及它們的 結(jié)晶水合物；所述Sn源選自單質(zhì)Sn、SnCl4, SnBr4, SnI4,以及它們的結(jié)晶水合物，或者選自 堿土金屬錫酸鹽或堿金屬錫酸鹽。
6.如權(quán)利要求4所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料的制備方法，其特征在于，所 述堿溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鋰水溶液、氫氧化銫水溶液以及氨 水中一種或多種的混合。
7.如權(quán)利要求4所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料的制備方法，其特征在于，所 述堿溶液中氫氧根的總濃度為10_3 lOmol/L。
8.如權(quán)利要求4-7中任一所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料的制備方法，其特征 在于，所述水熱反應(yīng)的時間為2-96h。
9.如權(quán)利要求1-3中任一所述的用于凈化環(huán)境的可見光催化材料在染料降解或有害 氣體凈化中的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，所述染料選自甲基橙、羅丹明B或亞甲基 藍；所述有害氣體選自甲醛或乙醛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于凈化環(huán)境的可見光催化材料及其制備方法，所述可見光催化材料是一種具有彌散能帶結(jié)構(gòu)的間接帶隙半導(dǎo)體，為晶態(tài)納米材料，其化學(xué)組成為Bi2Sn2O7，其光學(xué)禁帶寬度相應(yīng)為2.68-2.78eV，表現(xiàn)出良好的可見光催化性能。本發(fā)明提供的制備方法只需經(jīng)過一步水熱反應(yīng)，即可得到Bi2Sn2O7納米顆粒，避免了高溫?zé)Y(jié)的晶粒粗化與團聚，并且采用的原料價廉易得，制備工藝操作簡單、條件溫和；反應(yīng)過程中的參數(shù)可調(diào)，易于實現(xiàn)控制產(chǎn)物的結(jié)晶度與物相組成。另外，本發(fā)明所得樣品在染料降解和有害氣體凈化的光催化循環(huán)測試中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，利于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號B01J37/00GK102080262SQ20101060038
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者吳建軍, 黃富強 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所