本技术涉及一种Bi2O2S基光催化材料及其制备方法和应用。该材料以其优异的光催化性能,在环境净化和能源转换等领域展现出巨大潜力。制备方法简便,成本低廉,易于规模化生产。本发明还详细介绍了该材料在实际应用中的操作步骤和效果评估,为光催化技术的发展提供了新的解决方案。
背景技术
过氧化氢因具有氧化/还原特性、生态友好、高能量释放等优点而被认为是一种重要的工业化工原料,其应用涉及纸浆漂白、环境修复、液体推进剂、消毒等多个领域;近年来,过氧化氢由于具有液体形态,可储存、安全性高,在单室电池中也表现出替代氢能发电的巨大潜力。
当前,过氧化氢的生产主要是通过蒽醌法得到的,但传统的蒽醌法存在能量消耗大、排放大量有毒副产物等缺点;因此,寻找一种低能耗、对环境友好的过氧化氢生产方法受到了广泛的关注;由于半导体光催化技术只需要H2
O、O2
和光能,同时也具有无污染、储量丰富等优点,被认为是最有前途的H2
O2
合成技术之一,但目前半导体光催化技术制备过氧化氢产率低的问题仍亟需解决。
在半导体光催化材料中,低维氧硫化铋(Bi2
O2
S)因其出色的稳定性、高载流子迁移率和独特的结构在电子和光电子领域引起了广泛关注;尽管内部静电场和非平衡载流子特性之间存在迷人的相互作用,但Bi2
O2
S因其快速载流子复合而在光催化应用中遇到了困难。
引入氧空位(OV
)和建立异质结可以有效地调节Bi2
O2
S的能带结构和光吸收能力,从而改善O2
分子的吸附和活化;比如中国发明专利申请号202311229674.4公开了一种Bi2
O2
S/Bi12
TiO20
复合光催化材料的制备方法及其应用,但是Bi2
O2
S/Bi12
TiO20
异质结受到晶格失配引起的应变场和结构缺陷的影响,导致界面质量差;中国发明专利申请号202010967455.6公开了一种Co掺杂Bi2
O2
S催化剂及其制备方法和应用,但是Co掺杂Bi2
O2
S催化剂存在能带结构窄、光吸收能力低、快速载流子复合等缺点,仍然存在光催化活性不足等问题。
实现思路