一种铋酸铜的制备方法和应用

本发明涉及光催化，具体涉及一种铋酸铜的制备方法和应用。

背景技术：

1、在目前发现的光催化剂中，铋基化合物由于有着较好的可见光响应特性，使其在环境污染治理领域有着较大的经济与社会效益，并且得到了越来越多的应用。在光催化中cubi2o4作为一种新型的材料应用，为保护环境、处理污染物、提供新型能源等提供了新的方式，在不影响环境的条件下，做到降解最大化、能源最新化。

2、铋酸铜是一种典型的具有尖晶石结构的p型半导体材料，其晶体结构如图3所示。近年来，cubi2o4半导体材料因具有磁性、介电性、光学特性而被广泛研究。cubi2o4半导体材料在较宽波长范围内具有可见光响应，可与其他材料掺杂和复合，来形成光催化性能好的光催化剂材料。cubi2o4半导体材料还可作为光助催化剂，与作为电子受体的氧化剂h2o2形成可见光类芬顿反应体系来增强其降解有机污染物的性能。cubi2o4半导体材料在光催化治理废气、水污染物以及开发新资源、光电催化水解制氢等领域有巨大潜力，发展高效率、低成本、无害化的cubi2o4半导体材料的制备方法和改进措施具有重要意义。

3、现在制备铋酸铜半导体材料的方法多采用水热法、固相烧结法、点沉积法等，传统的固相法以cu(no3)2·3h2o和bi(no3)2·5h2o为主原料进行合成，而传统的固相法虽然使用设备简单、成本较低、易于操作，但是要求反应温度较高(700℃左右)，制备速度缓慢，不易获得纯相物质。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供了一种铋酸铜的制备方法和应用。

2、在第一方面，本发明提供了一种铋酸铜可见光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

3、将bi2o3、cuo和naoh混合，在黑暗条件下研磨，然后在黑暗潮湿条件下进行反应，得到所述铋酸铜。

4、在一些实施方式中，所述潮湿条件是相对湿度为80-100％，例如为80％、85％、90％、95％、100％。

5、在一些实施方式中，所述bi2o3、naoh的摩尔比为1:(8-20)，例如为1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20。

6、在一些实施方式中，所述bi2o3、naoh的摩尔比为1:(9-20)。

7、在一些实施方式中，所述bi2o3、naoh的摩尔比为1:(10-15)。

8、在一些实施方式中，所述cuo和bi2o3的摩尔比为(4-6):1，例如为4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1。

9、在一些实施方式中，所述反应的温度为20-40℃，例如为20℃、24℃、28℃、32℃、36℃、40℃。

10、在一些实施方式中，所述反应的时间为6-48h，例如为6h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h。

11、在一些实施方式中，所述反应的时间为24-48h。

12、在一些实施方式中，所述反应的时间为24-30h。

13、在一些实施方式中，所述制备方法包括：

14、(1)将bi2o3、cuo和naoh混合，在黑暗条件下进行研磨；

15、(2)将步骤(1)研磨后得到的粉末放置在黑暗潮湿的环境中反应，反应过程中研磨至少一次。

16、在一些实施方式中，步骤(2)中的研磨次数为2-3次。

17、在一些实施方式中，步骤(1)中研磨的时间为5-15min，例如为5min、7min、9min、11min、13min、15min。

18、在一些实施方式中，所述制备方法还包括：(3)反应结束后用溶剂进行洗涤；(4)对洗涤后的产物进行干燥。

19、在一些实施方式中，所述溶剂为蒸馏水和/或乙醇。

20、在一些实施方式中，所述干燥为真空干燥。

21、在一些实施方式中，所述干燥的温度为60-90℃，例如为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃。

22、在一些实施方式中，所述干燥的时间为10-15h，例如为10h、11h、12h、13h、14h、15h。

23、在第二方面，本发明提供了一种本发明第一方面所述的制备方法得到的铋酸铜在光催化治理废气和/或水污染物和/或光电催化水解制氢领域的应用。

24、本发明提供了一种低温条件下采用固相法制备cubi2o4半导体材料的新方法。本发明的原材料选用bi2o3与cuo，两者都易于获取且价格便宜，并且通过加入naoh可以省略常规的煅烧步骤，制备方法简单，对仪器设备、环境温度等条件要求宽泛，且制备周期短，产物纯净，适合进行大规模生产应用，具有重要的创新意义。本发明通过在特定条件下研磨并在特定条件下进行反应得到的铋酸铜，其作为光催化剂降解水污染物时具有优异的降解率。

技术特征：

1.一种铋酸铜的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述潮湿条件是相对湿度为80-100％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述bi2o3、naoh的摩尔比为1:(8-20)，优选为1:(9-20)，更优选为1:(10-15)；和/或，所述cuo和bi2o3的摩尔比为(4-6):1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为20-40℃，和/或，所述反应的时间为6-48h，优选为24-48h，更优选为24-30h。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，研磨的时间为5-15min。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为蒸馏水和/或乙醇。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥，优选地，所述干燥的温度为60-90℃，和/或，所述干燥的时间为10-15h。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的制备方法得到的铋酸铜在光催化治理废气和/或水污染物和/或光电催化水解制氢领域的应用。

技术总结本发明提供了一种铋酸铜的制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、CuO和NaOH混合，在黑暗条件下研磨，然后在黑暗潮湿条件下进行反应，得到所述铋酸铜。本发明提供了一种低温条件下采用固相法制备CuBi<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;半导体材料的新方法，原材料选用Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;与CuO，两者都易于获取且价格便宜，制备过程中方法简单，对仪器设备、环境温度等条件要求宽泛，且制备周期短，产物纯净，适合进行大规模生产应用。本发明通过在特定条件下研磨并在特定条件下进行反应得到的铋酸铜，其作为光催化剂降解水污染物时具有优异的降解率。技术研发人员：孙秀果,王慈,李艳廷,刘洋,史旺诚,任亚婕受保护的技术使用者：石家庄铁道大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5