一种Au沉积手性溴氧化铋光催化材料及其制备方法和应用

本发明涉及手性材料，具体涉及一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、罗丹明b(rhb)是一种人工合成的水溶性有机染料，且其自身物理及化学性质稳定，能够在自然环境中长时间存在，很难进行自我降解，这不仅对环境有着巨大破坏。同时，rhb对眼睛、皮肤和呼吸道等都具有强刺激性，并伴随生殖和发育、神经及对人类和动物的慢性毒性。因此，可以通过光催化技术利用紫外线等光能来促进rhb的降解，具有效率高、成本低等优点。

2、光催化技术主要是利用太阳光来照射并激发光催化剂，能够催化氧化还原反应的进行，并且光催化剂在催化反应进程中并不损失。溴氧化铋由于其较宽的带隙，能够能够对太阳光响应，具有较高太阳光利用率，使光生电子和空穴能够有效分离。但是溴氧化铋存在光生载流子分离率性能差，电子移动速率慢等问题，限制了其在实际生活中的应用。

3、金纳米颗粒产生局部表面等离子体共振效应能高效收集可见光和近红外光子被激活，从而在卤氧化铋表面形成肖特基势垒，能够使热电子快速注入半导体的导带。同时，手性分子加入使其具有手性诱导电子自旋选择效应，能够有效抑制光生载流子复合，且具有更强的手性光调制效率和比天然材料更高的cd值(圆二色性)，将有效进行光催化降解。金纳米颗粒产生的等离子体共振效应能够与电子自旋相结合就会形成等离子体增强电子自旋极化，加速载流电子的分离，抑制了电子-空穴对的复合率，将有效地增强材料的光催化降解能力。同时，au纳米颗粒提供了更多的活性位点，与手性卤氧化铋表面形成肖特基势垒，热电子注入半导体的导带，使降解更加迅速。

4、因此，为了解决上述问题，本文提出一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料，将金纳米颗粒与手性二维材料结合，而且有效地提高材料的光催化降解有机染料罗丹明b。

2、为了达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料，其特征在于，包括yy-biobr粉末和表面负载的au纳米颗粒，其化学通式为yy-biobr/aux；其中，x为0.3wt％～0.7wt％，y为2.3mmol～4.2mmol；y为d-山梨醇或d-甘露糖醇。

3、进一步的，所述的au沉积手性溴氧化铋光催化材料为二维粉末状材料；其粒径为700nm～970nm。

4、进一步的，所述的au纳米颗粒的粒径为：3nm～12nm。

5、本发明的另一目的在于提供一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

6、s1、按摩尔比为硝酸铋：卤盐：y＝1：1：3.5的比例称取硝酸铋：卤盐：y；其中y为d-山梨醇或d-甘露糖醇；

7、s2、将称取的硝酸铋、卤盐和d-山梨醇或d-甘露糖醇加入到溶剂中，再转入装填度为0.4～0.8的聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在150～170℃下进行12h的溶剂热反应，反应结束后对反应产物进行洗涤，在65～75℃下，进行10h的烘干，即制得手性溴氧化铋粉末；

8、s3、按质量比为2：0.001的比例取手性溴氧化铋粉末和氯金酸三水合物，将手性溴氧化铋粉末与氯金酸三水合物加入到水溶液中，然后加入还原剂，在40～80℃下进行0.5～1.5h加热，并在加热过程中进行搅拌，待其冷却至室温，在将产物抽滤、进行洗涤，在65～75℃下，进行10h的烘干，即制得au沉积手性溴氧化铋光催化材料。

9、进一步的，所述的卤盐为溴化钠或溴化钾中的一种；

10、进一步的，所述的溶剂为乙二醇。

11、进一步的，所述的溶剂为乙二醇的水溶液。

12、进一步的，所述的还原剂为柠檬酸钠或柠檬酸。

13、本发明的另一目的在于提供一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的应用，其特征在于，所述au沉积手性溴氧化铋光催化材料在罗丹明b的降解中的应用。

14、本发明的有益效果是：

15、(1)本发明au沉积手性溴氧化铋光催化材料光响应特性良好，能够直接产生圆偏振光，能够产生更高的cd值，对不同波段光利用率高，光催化降解罗丹明b效果更好；

16、(2)本发明au沉积手性溴氧化铋光催化材料可选用不同au负载量和不同手性材料复合制成，其制备方法步骤容易操作，操作条件易控制，且易于制备出各种形貌的二维材料；

17、(3)本发明au沉积手性溴氧化铋光催化材料为二维无机非金属半导体与信息功能材料，可望作为一种新颖的纳米材料，用于光催化降解，且直接产生圆偏振光等领域的科学研究，增大手性材料科研领域探索范围。

技术特征：

1.一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料，其特征在于，包括yy-biobr粉末和表面负载的au纳米颗粒，其化学通式为yy-biobr/aux；其中，x为0.3wt％～0.7wt％，y为2.3mmol～4.2mmol；y为d-山梨醇或d-甘露糖醇。

2.根据权利要求1所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料，其特征在于，所述的au沉积手性溴氧化铋光催化材料为二维粉末状材料；其粒径为700nm～970nm。

3.根据权利要求1所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料，其特征在于，所述的au纳米颗粒的粒径为：3nm～12nm。

4.一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

5.根据权利要求4所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的卤盐为溴化钠或溴化钾中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为乙二醇。

7.根据权利要求4所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为乙二醇的水溶液。

8.根据权利要求4所述的一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为柠檬酸钠或柠檬酸。

9.一种au沉积手性溴氧化铋光催化材料的应用，其特征在于，所述au沉积手性溴氧化铋光催化材料在罗丹明b的降解中的应用。

技术总结本发明公开了一种Au沉积手性溴氧化铋光催化材料及其制备方法和应用，其特征在于，所述光催化材料包括yY‑BiOBr粉末和表面负载的Au纳米颗粒，其化学通式为yY‑BiOBr/Aux；其中，x为0.3wt％～0.7wt％，y为2.3mmol～4.2mmol；Y为D‑山梨醇或D‑甘露糖醇；制备所述光催化材料通过将Au纳米颗粒与手性二维材料结合制备：以水热法制备出手性溴氧化铋粉末，然后以浸渍‑还原法将Au负载到手性溴氧化铋粉末；所述光催化材料能够有效提高对有机染料罗丹明B的降解能力。技术研发人员：郎艳妮,韩缙,马荣泽,赵欣晔,李永进,宋志国,周大成,温雨耕,王齐,杨勇,龙章文,邱建备受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2