含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑及其制備方法。該制備方法包括如下步驟：將純相碳酸氧鉍進(jìn)行真空熱處理，即得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑。本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化作用和顯著的可見光催化作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫可見光照射下對NO的去除率為40％～60％。本發(fā)明提供的制備方法，工藝簡單，效果明顯，在有效改善碳酸氧鉍的光催化性能的同時(shí)使得碳酸氧鉍具有常溫催化性能。
【專利說明】含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重危害著人群健康，不僅引發(fā)嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)、心血管系 統(tǒng)等疾病，甚至導(dǎo)致死亡。N0X是室內(nèi)空氣污染中典型污染物，雖然其濃度低，但是屬于危害 性大的酸性氣體，并且通過空氣傳輸、轉(zhuǎn)化并參與光化學(xué)煙霧和PM2. 5等二次污染物的形 成，因此，去除室內(nèi)低濃度的N0X是室內(nèi)空氣凈化的重要環(huán)節(jié)。工業(yè)排放的高濃度N0X -般 通過選擇性催化還原（SCR)、化學(xué)吸收、生物過濾等方法去除，但這些方法不適合室內(nèi)低濃 度N0X的凈化。傳統(tǒng)的室內(nèi)空氣污染凈化技術(shù)大多采用活性炭吸附，但活性炭只是將污染 物從氣相轉(zhuǎn)移到固相，存在后處理和再生問題。作為綠色化學(xué)技術(shù)中之一的光催化成為解 決上述問題有效途徑。光催化可以直接利用太陽能中的可見光降解空氣中的各種污染物， 并能將低密度的太陽光能轉(zhuǎn)化為高密度的化學(xué)能和電能，在凈化環(huán)境污染物和開發(fā)清潔能 源等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
[0003] 但是材料的光量子轉(zhuǎn)換效率較低，光響應(yīng)范圍窄，太陽能（可見光）利用率低等問 題的存在阻礙了光催化技術(shù)的應(yīng)用。因此，研究者們展開了對光催化技術(shù)的改性。一方面使 用各種技術(shù)手段對光催化劑進(jìn)行改性，進(jìn)而提高光催化性能，另一方面通過將光催化技術(shù) 與各種技術(shù)（如超聲波、電化學(xué)、等離子體等）進(jìn)行耦合聯(lián)用形成新型的高效光催化技術(shù)。 常用的耦合聯(lián)用技術(shù)是光催化與電催化、〇 3催化、Fenton、熱催化、等離子體效應(yīng)、生物過濾 等技術(shù)耦合。在光催化體系中引入這些耦合的技術(shù)，可使污染物的去除率顯著提高，但是， 技術(shù)本身的費(fèi)用也相應(yīng)增加。常溫催化去除污染物的常溫催化劑，僅通過催化劑體系中不 同價(jià)態(tài)原子之間的電子轉(zhuǎn)移作用可以將污染物去除，從而不需要額外增加能量，在一定程 度上降低了技術(shù)成本。雖然光催化和常溫催化具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢，但是截至目前為止將 光催化與常溫催化耦合聯(lián)用催化去除空氣污染物，并且進(jìn)一步開發(fā)具有常溫催化和光催化 雙功能催化作用的催化劑還未見報(bào)道。
[0004] 碳酸氧鉍，（Bi0)2C03，正交晶體結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù) a=3.S65人，b=3.S65人，c=13.675人，屬于1_2空間群，由層狀[Bi202]2+和[0)3] 2_交替排列 而成，屬于一種新型光催化材料，受到廣大研究者的重視，并且應(yīng)用到空氣凈化處理方面。 雖然純相（Bi0)2C03的禁帶寬度較大，僅對紫外光有較強(qiáng)的吸收，是一種紫外光催化劑，但 是利用合適技術(shù)方案對其進(jìn)行改性進(jìn)而獲得更好的催化性能成為目前研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑及其制備方 法。通過對純相碳酸氧鉍進(jìn)行真空熱處理，獲得含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑。由 于所制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑中鉍元素除具有Bi3+價(jià)態(tài)外，還具有強(qiáng) 氧化性的Bi5+價(jià)態(tài)和強(qiáng)還原性的Bi°價(jià)態(tài)，使得其在常溫?zé)o光照條件下具有催化活性。由 于其晶體結(jié)構(gòu)中存在晶格缺陷，該缺陷使得禁帶寬度減小，將光響應(yīng)從紫外光區(qū)拓展到可 見光區(qū)；同時(shí)，Bi°具有等離子體效應(yīng)，可促進(jìn)光生電子與空穴的分離，從而使得該催化劑在 可見光下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。
[0006] 本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的制備方法，包括如下步 驟：
[0007] (1)選用純相碳酸氧鉍；
[0008] (2)將所述純相碳酸氧鉍進(jìn)行真空熱處理，以得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸 氧鉍催化劑；其中，真空熱處理?xiàng)l件為：真空度2mmHg?lOOmmHg，熱處理的溫度150°C? 500°C，熱處理時(shí)間lh?40h。
[0009] 優(yōu)選的，上述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法中，所述真空度 為 50mmHg。
[0010] 優(yōu)選的，上述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法中，所述熱處理 溫度為225°c?300°C。
[0011] 優(yōu)選的，上述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法中，所述熱處理 時(shí)間為3h?10h。
[0012] 本發(fā)明還提供了由上述制備方法制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑。
[0013] 本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑以純相碳酸氧鉍作為原料， 采用真空熱處理的方式，得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑。在真空熱處理過程 中，純相碳酸氧鉍中的部分Bi 3+被還原成鉍單質(zhì)和氧化成Bi5+，同時(shí)伴隨著晶格缺陷的產(chǎn) 生。強(qiáng)氧化性的Bi5+和強(qiáng)還原性的鉍單質(zhì)可直接與污染物NO進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而將其去 除，故而本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑表現(xiàn)出常溫催化去除N0的 性能，去除率為20%?40%，而純相碳酸氧鉍在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為0%， 即純相碳酸氧鉍無常溫催化性能。晶格缺陷使得碳酸氧鉍的禁帶寬度減小，將其光響應(yīng)范 圍從紫外光區(qū)拓展到可見光區(qū)。另外，生成的鉍單質(zhì)具有等離子體效應(yīng)，有利于光生電子 和空穴的分離，所以真空熱處理后的碳酸氧鉍催化劑在可見光下具有優(yōu)異的催化活性。本 發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫、可見光照射下對N0的去除率 為40%?60%，而未處理的純相碳酸氧鉍在常溫與可見光照射協(xié)同作用下對N0的去除率 為僅為16.2%。因此，本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑通過常溫催化 與光催化協(xié)同高效去除N0,提高了催化去除N0的效率，有利于其在環(huán)境和能源領(lǐng)域中的應(yīng) 用。
[0014] 另外，本發(fā)明提供的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑可以循環(huán)利用及再 生，并且本發(fā)明提供的制備方法條件可適用于其它含鉍元素的寬帶隙催化劑的改性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的XRD圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的SEM圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明選用的用于制備含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的純相碳 酸氧鉍的SEM圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的ESR圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的XRD圖 譜；
[0021] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的UV-Vis DRS 圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例4制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的XPS圖；
[0023] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例4制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的UV-Vis DRS 圖；
[0024] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例4制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催化活性 圖；
[0025] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例8制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的UV-Vis DRS 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 本發(fā)明對制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行表征，具體過程如 下：
[0028] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，證明實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有（Bi0) 2C03相和鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對真空熱處理 得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，證明實(shí)施例制備的碳酸 氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純相碳酸氧鉍的形貌結(jié) 構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行對ESR測試， 證明實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶 格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，證明實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍 元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng)范圍，證明實(shí)施例制備的碳酸氧鉍 催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0029] 本發(fā)明對制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行催化性能測試，具體 過程如下：
[0030] 在相對濕度為60 %，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為3. 3L/min，N0的 初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例得到的含有晶格缺陷的碳酸氧鉍催化劑負(fù)載于玻璃圓盤 上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置于反應(yīng)器中，避光，于常溫下 (25°C)催化去除NO。計(jì)算得到實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光 照下對NO的去除率為20 %?40 %;②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性 能測試條件下的避光條件改為采用一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片 濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他 條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對NO的去除率 為 40%?60%。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 225°C的條件下熱處理3h得到淺黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于 樣品管中待用。
[0033] 本發(fā)明對真空熱處理后得到的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分析，如圖1所示，本實(shí)施 例制備的碳酸氧鉍催化劑具有（Bi0) 2C03相和少量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對本實(shí)施例制備的 碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的形貌與純 相碳酸氧鉍的形貌一致，故而真空熱處理沒有破壞純相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對本 實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑 的晶格中存在缺陷。
[0034] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例1得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍 催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置于 反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C )催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例1制備的含有晶格缺陷的 雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的去除率為20. 6%，結(jié)果如表1所示。②光催 化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用一只功 率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反應(yīng)器周 圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例1制備的含有 晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為42. 6%，結(jié)果如表1所示。表1為本發(fā) 明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制 備的碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件下表現(xiàn)出較高的催化活性。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 250°C的條件下熱處理3h得到黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于樣 品管中待用。
[0037] 本發(fā)明對真空熱處理后得到的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果表明本實(shí)施例 制備的碳酸氧鉍催化劑具有（Bi0) 2C03相和鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍 催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，如圖2、圖3所示，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的形 貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，故而真空熱處理沒有破壞純相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā) 明對本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行對ESR測試，如圖4所示，結(jié)果表明本實(shí)施例制備 的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷。
[0038] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21%的環(huán)境中，NO流的流量為 3. 3L/min，NO的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例2得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C )催化去除NO。計(jì)算得到實(shí)施例2制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對NO的催化去除率為28. 8%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例2制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對NO的去除率為52. 3%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件下表 現(xiàn)出較高的催化活性。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 275°C的條件下熱處理3h得到黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于樣 品管中待用。
[0041] 本發(fā)明對真空熱處理后得到的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分析，如圖5所示，結(jié)果表 明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有（Bi0) 2C03相和鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對本實(shí)施例制備 的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的形貌與 純相碳酸氧鉍的形貌一致，故而真空熱處理沒有破壞純相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化 劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑 進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng)范圍，如圖6所示，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑 在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0042] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例3得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例3制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為38. 3%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例3制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為58. 4%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件下表 現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0043] 實(shí)施例4
[0044] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 300°C的條件下熱處理3h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于 樣品管中待用。
[0045] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出10) 2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，如圖7所示，結(jié) 果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià) 態(tài)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測 試其光響應(yīng)范圍，如圖8所示，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表 現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0046] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例4得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例4制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為33. 1%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例4制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為55. 7%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。本實(shí)施例得到的 含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催化活性如圖9所示，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條件下表現(xiàn) 出優(yōu)異的催化活性。
[0047] 實(shí)施例5
[0048] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 275°C的條件下熱處理5h得到黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于樣 品管中待用。
[0049] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇) 2〇)3相和鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明本實(shí)施 例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純相碳酸 氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行 對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí)施例制 備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng)范圍， 結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0050] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例5得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例5制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為39. 4%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例5制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為58. 8%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條 件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0051] 實(shí)施例6
[0052] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 275°C的條件下熱處理7h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于 樣品管中待用。
[0053] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出10) 2〇)3相和鉍單質(zhì)相；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明本實(shí)施 例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純相碳酸 氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行 對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí)施例制 備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明對真空 熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng)范圍， 結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0054] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例6得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例6制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為38. 6%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例6制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為59. 5%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條 件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0055] 實(shí)施例7
[0056] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 275°C的條件下熱處理10h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝 于樣品管中待用。
[0057] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出10) 2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0058] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例7得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例7制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為39. 1%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例7制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為59. 1 %，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條 件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0059] 實(shí)施例8
[0060]將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 250°C的條件下熱處理10h得到黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于 樣品管中待用。
[0061]本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇)2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，如圖10所示，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng) 的吸收。
[0062]本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例8得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例8制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為30. 5%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例8制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為53. 5%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條 件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0063] 實(shí)施例9
[0064] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為50mmHg，熱處理溫度為 300°C的條件下熱處理10h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝 于樣品管中待用。
[0065]本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇)2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0066] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例9得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例9制備的含有晶格缺陷 的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為35. 7%，結(jié)果如表1所示。 ②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用 一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反 應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例9制備 的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對NO的去除率為53. 9%，結(jié)果如表1所示。表1 為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí) 施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有良好的常溫催化活性，且在光照條 件下表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。
[0067] 實(shí)施例10
[0068] 將1. 5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為2mmHg，熱處理溫度為150°C 的條件下熱處理40h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于樣品 管中待用。
[0069] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇)2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0070] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例10得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例10制備的含有晶格缺 陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為21. 3%，結(jié)果如表1所 示。②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為 采用一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí) 在反應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例10 制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為43. 4%，結(jié)果如表1所示。 表1為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明， 本實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件 下表現(xiàn)出良好的催化活性。
[0071] 實(shí)施例11
[0072] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為25mmHg，熱處理溫度為 175°C的條件下熱處理30h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝 于樣品管中待用。
[0073] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇)2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0074] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例11得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C )催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例11制備的含有晶格缺 陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為24. 8%，結(jié)果如表1所 示。②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為 采用一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí) 在反應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例11 制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為40. 4%，結(jié)果如表1所示。 表1為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明， 本實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件 下表現(xiàn)出良好的催化活性。
[0075] 實(shí)施例12
[0076] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為75mmHg，熱處理溫度為 400°C的條件下熱處理lh得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝于 樣品管中待用。
[0077] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出10) 2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0078] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例12得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除NO。計(jì)算得到實(shí)施例12制備的含有晶格缺 陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對NO的催化去除率為31. 3%，結(jié)果如表1所 示。②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為 采用一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí) 在反應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例12 制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對NO的去除率為44. 2%，結(jié)果如表1所示。 表1為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明， 本實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件 下表現(xiàn)出良好的催化活性。
[0079] 實(shí)施例13
[0080] 將1.5g純相碳酸氧鉍裝于真空處理管中，于真空度為lOOmmHg，熱處理溫度為 500°C的條件下熱處理20h得到深黑色的碳酸氧鉍。熱處理結(jié)束后，待其降至室溫，將其裝 于樣品管中待用。
[0081] 本發(fā)明對真空熱處理后得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XRD分 析，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有出1〇) 2〇)3相和大量的鉍單質(zhì)相；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果表明 本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑形貌與純相碳酸氧鉍的形貌一致，真空熱處理沒有破壞純 相碳酸氧鉍的形貌結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化 劑進(jìn)行對ESR測試，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑的晶格中存在缺陷；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行XPS分析，結(jié)果表明本實(shí) 施例制備的碳酸氧鉍催化劑中的鉍元素具有Bi 5+，Bi3+和Bi°三種價(jià)態(tài)其元素價(jià)態(tài)；本發(fā)明 對真空熱處理得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑進(jìn)行DRS分析，測試其光響應(yīng) 范圍，結(jié)果表明本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑在紫外可見區(qū)表現(xiàn)出非常強(qiáng)的吸收。
[0082] 本發(fā)明研究了真空熱處理后得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的催 化性能，具體過程如下：在相對濕度為60%，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，N0流的流量為 3. 3L/min，N0的初始濃度為450ppb，將lg實(shí)施例13得到的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧 鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù)載有催化劑的玻璃盤置 于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除N0。計(jì)算得到實(shí)施例13制備的含有晶格缺 陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對N0的催化去除率為27. 8%，結(jié)果如表1所 示。②光催化與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為 采用一只功率為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí) 在反應(yīng)器周圍安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到實(shí)施例13 制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑對N0的去除率為41. 6%，結(jié)果如表1所示。 表1為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明， 本實(shí)施例制備的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑具有常溫催化活性，且在光照條件 下表現(xiàn)出良好的催化活性。
[0083] 比較例
[0084] 本發(fā)明研究了純相碳酸氧鉍作為催化劑的催化性能，具體過程如下：在相對濕度 為60%，氧氣含量為21%的環(huán)境中，勵(lì)流的流量為3.3171^11，勵(lì)的初始濃度為45(^13，將 lg比較例的純相碳酸氧鉍催化劑樣品負(fù)載于玻璃圓盤上待用。①常溫催化性能測試：將負(fù) 載有催化劑的玻璃盤置于反應(yīng)器中，避光，于常溫下（25°C)催化去除NO。計(jì)算得到比較例 的純相碳酸氧鉍催化劑在常溫?zé)o光照下對NO的去除率為0%，結(jié)果如表1所示。②光催化 與常溫催化協(xié)同催化性能測試：將常溫催化性能測試條件下的避光條件改為采用一只功率 為150W的鹵鎢燈，并且用420nm的截止濾光片濾除紫外光得到可見光，同時(shí)在反應(yīng)器周圍 安裝四個(gè)小風(fēng)扇，排除反應(yīng)中溫度的影響，其他條件不變。計(jì)算得到比較例的純相碳酸氧鉍 催化劑對NO的去除率為16. 2%。結(jié)果如表1所示。表1為本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備 的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明比較例的純相碳酸氧鉍催化劑沒有常溫 催化作用，且在光照下具有較差的催化活性。
[0085] 表1本發(fā)明實(shí)施例與比較例中制備的碳酸氧鉍催化劑的催化性能測試結(jié)果（① 表示常溫催化去除N0的去除率，②表示光催化與常溫催化協(xié)同催化去除N0的去除率）。
[0086]

【權(quán)利要求】
1. 一種含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 選用純相碳酸氧鉍； (2) 將所述純相碳酸氧鉍進(jìn)行真空熱處理，以得到含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催 化劑；其中，真空熱處理?xiàng)l件為：真空度2mmHg?lOOmmHg，熱處理的溫度150°C?500°C，熱 處理時(shí)間lh?40h。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法，其特征在 于，所述真空度為50mmHg。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法，其特征在 于，所述熱處理溫度為225°C?300°C。
4. 據(jù)權(quán)利要求1所述的含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑制備方法，其特征在 于，所述熱處理時(shí)間為3h?10h。
5. -種含有晶格缺陷的雙功能碳酸氧鉍催化劑，其特征在于，該催化劑是由權(quán)利要求 1_4中任一所述制備方法制備。
【文檔編號】B01D53/56GK104399502SQ201410606314
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】董帆, 熊婷, 孫艷娟, 倪紫琳 申請人:重慶工商大學(xué)