CN111558385A - 一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种p‑n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂及其制备方法，通过磁力搅拌、水热、离心洗涤等制备步骤得到了原位复合的BiOBr/SnO2复合光催化剂。本发明制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂，通过BiOBr与SnO2之间p‑n异质结的构建，形成了内界电场，在内界电场的作用下改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子‑空穴对的复合，本发明制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂相较于纯相BiOBr和SnO2，提高了可见光催化性能，也提高了NO的降解效率。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,氮氧化物作为光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏的污染物，还可以引起光化学烟雾和PM2.5等二次污染氮氧化物已经成为世界各国亟待解决的大气污染物，大气环境中低浓度NOx的消除对于大气环境的改善具有重要的意义。
半导体光催化技术可利用光能激发产生活性自由基催化降解大气污染物,是一种环境友好型的技术。
现有技术中，大多数的光催化材料应用于污染控制和太阳能转换时光量子转换效率太低,可见光区太阳能利用率低，光生电子和空穴复合严重等问题的存在而阻碍光催化技术的应用。因此，寻求一种光能利用率高，光催化性能稳定的光催化剂乃当务之急。
二氧化锡(SnO2)作为一种n型半导体光催化剂，近年来受到了研究者的广泛关注。由于SnO2具有低成本、低毒性、稳定性好等优点，在多个领域得到了广泛的应用。然而，SnO2也存在一些缺陷，如光生电子空穴对的复合率高、带隙宽(约3.6eV)，不能利用可见光。
溴氧化铋(BiOBr)以其优异的性能和二维片层结构引起了人们的广泛关注。此外，BiOBr的p型特性使其与n型半导体结合形成p-n型异质结，形成的p-n异质结能有效地提高光催化活性。
因此，如何构建具有高光催化性能的p-n型BiOBr/SnO2异质结复合材料，使其可以改变光生电子的激发传输路径，促进光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子-空穴对的复合，从而提高NO的降解效率成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的不能改变光生电子的激发传输路径，不能促进光生电荷的迁移转化，也不能抑制光生电子-空穴对的复合，更不能提高NO的降解效率的问题。
一方面，本发明提供一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
S101，取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；
S102，取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到所述S101得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；
S103，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；
S104，取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；
S105，分别加入不同质量S103中制备得到的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
采用上述技术方案，当S105中不加入SnO2样品时，在S104操作完之后直接于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后即可得到纯相的BiOBr样品。
可选的，所述S103中利用所述高温水热反应制备SnO2的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为160℃下放置24h。
可选的，所述S103中利用所述高温水热反应制备BiOBr/SnO2复合物的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为100℃下放置24h。
可选的，所述离心洗涤过程为先使用去离子水洗涤三次，在使用乙醇洗涤三次。
可选的，所述S105中加入SnO2与BiOBr的摩尔质量比主要包括1：5，2：5，3：5。
另一方面，本发明还提供一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂，所述p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光照射的条件下对NO的降解率为30％-50％。
需要说明的是，本发明的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂与一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法具有相同的有益效果。
本发明的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，相较于现有技术而言，具有如下有益效果：
(1)当本发明中的BiOBr与SnO2接触形成p-n异质结时，可以改变光生电子的激发传输路径，促进光生电荷的迁移转化，进而抑制光生电子-空穴对的复合，最终使制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂提高对NO的降解效率。
(2)本发明中的BiOBr/SnO2复合光催化剂价格低廉，制备简单，能够更好地应用于光催化领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法流程图；
图2是本发明实施例1、2、3制备的三种不同摩尔比的BiOBr/SnO2复合光催化剂与纯相BiOBr和SnO2的XRD图(XRD为X-ray diffraction的缩写，即X射线衍射)；
图3是本发明制备的纯相BiOBr的SEM图(SEM为scanningelectron microscope的缩写，即扫描电子显微镜)；
图4是本发明制备的纯相SnO2的SEM图；
图5是本发明实施例1制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的SEM图；
图6是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的SEM图；
图7是本发明实施例3制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的SEM图；
图8是本发明制备的纯相BiOBr的TEM图(TEM为transmission electronmicroscope的缩写，即透射电子显微镜)；
图9是本发明制备的纯相SnO2的TEM图；
图10是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的HRTEM图(HRTEM为highresolution transmission electron microscope的缩写，即高分辨率透射电子显微镜)；
图11是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的XPS的全谱图(XPS图为X-ray photoelectron spectroscopy的缩写，即X射线光电子能谱分析)；
图12是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂和本发明制备的纯相BiOBr光催化剂，经过氩离子表面溅射20nm深度后，各自晶相的Bi4f的高分辨XPS图；
图13是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂和本发明制备的纯相BiOBr光催化剂，经过氩离子表面溅射20nm深度后，各自晶相的Br3d的高分辨XPS图；
图14是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂和本发明制备的纯相BiOBr光催化剂以及本发明制备的纯相SnO2光催化剂，经过氩离子表面溅射20nm深度后，各自晶相的O1s的高分辨XPS图；
图15是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂和本发明制备的纯相BiOBr光催化剂以及本发明制备的纯相SnO2光催化剂，经过氩离子表面溅射20nm深度后，各自晶相的Sn3d的高分辨XPS图；
图16是本发明实施例1、2、3制备的三种不同摩尔比的BiOBr/SnO2复合光催化剂与本发明制备的纯相BiOBr以及本发明制备的纯相SnO2的PL图(PL为Photoluminescence，即荧光)；
图17是本发明实施例1、2、3制备的三种不同摩尔比的BiOBr/SnO2复合光催化剂与本发明制备的纯相BiOBr以及本发明制备的纯相SnO2的UV-Vis DRS图(UV-Vis DRS为UV-Visible diffuse-reflection spectra，即紫外可见漫反射)；
图18是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的光生电子检测图；
图19是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的超氧自由基检测图；
图20是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的羟基自由基检测图；
图21是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的单线态氧自由基检测图；
图22是本发明实施例1、2、3制备的三种不同摩尔比的BiOBr/SnO2复合光催化剂与本发明制备的纯相BiOBr以及本发明制备的纯相SnO2在可见光条件下对NO降解的效率图；
图23是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的效率的稳定性测试图；
图24是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的原位红外吸附图；
图25是本发明实施例2制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的原位红外反应图。
具体实施方式
图1为本发明制备方法的流程图，参见图1，所述制备方法具体包括以下步骤：
S101，取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；
S102，取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到所述S101得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；
S103，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；
S104，取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；
S105，分别加入不同质量S103中制备得到的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
采用上述技术方案，当S105中不加入SnO2样品时，在S104操作完之后直接于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后即可得到纯相的BiOBr样品。
在上述实施方式的基础上，进一步地，所述S103中利用所述高温水热反应制备SnO2的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为160℃下放置24h。
在上述实施方式的基础上，进一步地，所述S103中利用所述高温水热反应制备BiOBr/SnO2复合物的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为100℃下放置24h。
在上述实施方式的基础上，进一步地，所述离心洗涤过程为先使用去离子水洗涤三次，在使用乙醇洗涤三次。
在上述实施方式的基础上，进一步地，所述S105中加入SnO2与BiOBr的摩尔质量比主要包括1：5，2：5，3：5，具体分别参见实施例1、实施例2和实施例3，其中，实施例2采用的摩尔质量比为能达到最优NO降解率的摩尔质量比；需要特别说明的是，在本发明中，SnO2与BiOBr的摩尔质量比不止三种，具体参见其他实施例。
本发明还提供一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂，所述p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光照射的条件下对NO的降解率为30％-50％。
实施例1(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为1：5)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.194g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.12g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
实施例2(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为2：5)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.24g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂.
实施例3(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为3：5)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.48g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
实施例4(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为1：10)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.06g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂.
实施例5(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为3：10)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.291g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.18g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
实施例6(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为1：2)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.36g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
实施例7(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为4：5)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.72g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
实施例8(SnO2与BiOBr的摩尔质量比为1：1)
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；加入0.96g上述制备的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
分别制备纯相SnO2和纯相BiOBr，过程如下：
取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到上述得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品。
取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr光催化剂。
通过对本发明实施例1-8制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、XPS、UV-VisDRS、PL、ESR、原位红外进行表征分析；再通过降解NO来对本发明实施例1-8制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的催化性能进行测试，需要特别说明的是，实施例1-8均可采用如下分析测试过程，分析过程同下文实施例2的分析过程。
对于BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO降解测试过程如下：首先，测试条件为相对湿度60％，氧气含量为21％，NO气流的流量为2.4L/min，NO的初始浓度为500ppb，卤钨灯照射前用420nm的截止滤光片滤除紫外光；其次，将0.2g实施例制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂、纯相BiOBr和SnO2置于NO连续流中反应器中；最后，在黑暗条件下，当NO浓度达到平衡时，采用功率为150W的卤钨灯作为可见光源，并且用420nm的截止滤光片滤除紫外光，当NO浓度达到平衡时对所述光催化剂进行照射，得出上述各个实施例中制备得到的BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO的降解率(具体参见表1)，并且采用同样的测试过程得出纯相SnO2和纯相BiOBr复合光催化剂对NO的降解率，可得出纯相SnO2和纯相BiOBr复合光催化剂对NO的降解率分别为0和15％。
表1为实施例1-8所制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO的降解率。
纯相SnO2和纯相BiOBr复合光催化剂对NO的降解率分别为0和15％，再结合表1可以得出，BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO的降解相对于纯相BiOBr和SnO2对NO的降解而言，复合光催化剂的降解率明显提高，降解效果明显。表明了，通过BiOBr与SnO2之间构建p-n型异质结，改变了光生电子的激发传输路径，促进了光生电荷的迁移转化，进而抑制了光生电子-空穴对的复合，最终使制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂提高了对NO的降解率。
以实施例1、2、3的分析测试为例，其中实施例2的测试为主要，通过实施例2中的制备方法得到的BiOBr/SnO2复合光催化剂，其催化活性要高于上述制备得到的纯相BiOBr和纯相SnO2的催化活性，具体分析以及测试过程包括：
如图2所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行XRD分析，图2中还包括实施例1和实施例3中所制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的XRD分析，可以证实本发明制备得到的BiOBr/SnO2复合光催化剂中同时存在BiOBr相和SnO2相。
如图3、4、5、6、和7所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行SEM分析，可以证实本发明制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂由一些3.0-5.0μmBiOBr微球和一些SnO2纳米颗粒组成。
如图8和9所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行TEM分析，可以看出BiOBr和SnO2两者之间形成了一个紧密的界面，这个界面有利于自由电子从一个组分转移到另一个组分。
如图10所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行HRTEM分析，可观察到BiOBr和SnO2各自的晶格条纹。
如图11所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行XPS分析，可以证实本发明制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂中均存在Bi、Br、O、Sn元素。
如图12、13、14和15所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂，经过氩离子表面溅射20nm深度后，发现相比于纯BiOBr，BiOBr/SnO2复合光催化剂中的Bi、O、Br的结合能向低能级方向位移；相比于纯SnO2，BiOBr/SnO2复合光催化剂复合催化剂中的Sn、O的结合能向高能级方向位移。这些化学位移表明在异质结结合处，电子从SnO2转移到BiOBr上。
如图16所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行PL分析，图16中还包括实施例1和实施例3中所制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的PL分析，可以测试其荧光强度，BiOBr/SnO2复合光催化剂的荧光强度低于纯BiOBr和SnO2光催化剂，光生电子空穴对复合率降低，而荧光强度越低，对于NO的降解率越好。
如图17所示，对BiOBr/SnO2复合光催化剂进行UV-VisDRS分析，图17中还包括实施例1和实施例3中所制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂的UV-Vis DRS分析，测试其光响应范围，BiOBr/SnO2复合光催化剂的吸收带边随着SnO2含量的增加单调蓝移。
实施例2中对于BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO降解过程测试的结果如下：
如图18所示，BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO的降解率为30％-50％，要高于纯相BiOBr和SnO2对NO的降解率，降解率的计算公式为η(％)＝(1-C/C0)×100％，C0为初始NO浓度，C为光照30min后NO的瞬时浓度；如图19所示，BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO的降解性能比较稳定；如图20、21、22和23所示，图中的超氧自由基(·O2-)和羟基自由基(·OH)是BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光条件下降解NO的主要自由基，并且图22还包括实施例1和实施例3中所制备的BiOBr/SnO2复合光催化剂对NO降解的效率；如图24和25所示的原为红外光谱图，则表示了BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光照射下光催化氧化NO的转化路径。
需要说明的是，本发明实施例提供的BiOBr/SnO2复合光催化剂对硫化物、挥发性有机化合物、非NO的氮氧化合物等其它空气污染物的催化机理与对NO的催化机理相同，因此本发明实施例中通过对NO的降解测试具有代表性。
本发明提供的实施例只是较优的几个实施例，并非是对本发明保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本发明方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
S101，取3.50g五水四氯化锡溶解在50mL去离子水中形成溶液，磁力搅拌20min；
S102，取2g氢氧化钠溶解于50mL去离子水中形成溶液，然后将该溶液逐滴缓慢地加入到所述S101得到的混合溶液中，磁力搅拌10min使溶液充分混合；
S103，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到SnO2样品；
S104，取1.94g硝酸铋和0.476g溴化钾分别溶于50mL和20mL乙二醇中，磁力搅拌20min后将二者混合；
S105，分别加入不同质量S103中制备得到的SnO2样品，于室温下搅拌30min后，将混合溶液进行高温水热反应,结束后静置冷却，将得到的沉淀物离心洗涤，干燥后得到BiOBr/SnO2复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述S103中利用所述高温水热反应制备SnO2的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为160℃下放置24h。
3.根据权利要求1所述的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述S103中利用所述高温水热反应制备BiOBr/SnO2复合物的过程需要100mL水热釜做容器，并且需要将所述水热釜在温度条件为100℃下放置24h。
4.根据权利要求1所述的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述离心洗涤过程为先使用去离子水洗涤三次，在使用乙醇洗涤三次。
5.根据权利要求1所述的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述S105中加入SnO2与BiOBr的摩尔质量比主要包括1：5，2：5，3：5。
6.一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂，其特征在于，所述BiOBr/SnO2复合光催化剂采用权利要求1-5任意一项所述的制备方法制备而成。
7.根据权利要求6所述的一种p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂，其特征在于，所述p-n型异质结BiOBr/SnO2复合光催化剂在可见光照射的条件下对NO的降解率为30％-50％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200821 |
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