本發(fā)明屬于光催化制備，尤其涉及一種二維碳布/氧化鎢/溴氧化鉍光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)和農(nóng)業(yè)作為全球兩大至關(guān)重要的經(jīng)濟(jì)支柱，其快速的發(fā)展導(dǎo)致了一系列嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。農(nóng)場中的抗生素、工廠中染料和重金屬大量的排放，嚴(yán)重污染了水體環(huán)境，并且難以被自然降解得到凈化。水資源問題成在21世紀(jì)已經(jīng)成為人類生活各個(gè)方面的嚴(yán)峻問題。

2、光催化技術(shù)是直接利用太陽光在常溫常壓條件下催化降解廢水及空氣中的有機(jī)和無機(jī)污染物，在光催化過程中，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的活性物質(zhì)，包括電子（e-）、空穴（h+）和羥基自由基（·oh），這種活性物質(zhì)可以有效地將有害污染物轉(zhuǎn)化為低毒的小分子物質(zhì)，在環(huán)保領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

3、光催化技術(shù)的核心是具有適當(dāng)帶隙的高效光催化劑的研發(fā)。溴氧化鉍（biobr）作為一種具有層狀結(jié)構(gòu)的光催化劑，具有約2.8ev的適當(dāng)帶隙，其優(yōu)越的可見光吸收能力和氧化還原能力在污染物降解方面受到了極大的關(guān)注。研究人員表明，?biobr的{001}暴露面的相比其他暴露面具有更高效的光催化活性，而酸性條件下有利于biobr{001}暴露面的合成。但單相biobr光生載流子的快速復(fù)合成為限制其光催化性能的重要因素之一。

4、異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑，是實(shí)現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)的匹配和載流子傳輸路徑的設(shè)計(jì)的有效方法。氧化鎢（wo3）作為一種金屬氧化物半導(dǎo)體，其帶隙約2.9ev，與biobr的能帶良好地匹配。并且由于較高的價(jià)帶（vb）電位，在價(jià)帶上的光生空穴具有出眾的強(qiáng)氧化能力。此外，氧化鎢由于其表面帶負(fù)電荷而具有吸附能力，而非化學(xué)計(jì)量亞氧化鎢（wo3-x）由于含有表面氧空位將增強(qiáng)其吸附能力，有利于光催化降解污染物性能的提升。令人鼓舞的，wo3/biobr異質(zhì)結(jié)體系的構(gòu)筑抑制了電子-空穴的復(fù)合率，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)單一污染物的強(qiáng)氧化降解。但wo3/biobr復(fù)合光催化劑為粉體狀態(tài)，催化劑存在難以回收，粉末鉍化物也存在分離困難和可能的二次污染等問題，不利于實(shí)際推廣應(yīng)用。

5、碳纖維布由于出色的導(dǎo)電性、柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度受到了廣泛的關(guān)注。特別是其較高的孔隙率有利于半導(dǎo)體的多維度的原位生長和在污水中的流動(dòng)。研究表明碳質(zhì)的纖維布可以增強(qiáng)對(duì)光電子的傳輸。而二維碳纖維布（2d?cf）由于具有更大的表面積，不僅可以提供更多半導(dǎo)體生長位點(diǎn)，而且更有利于擴(kuò)大光電流的傳輸面積，以及在實(shí)際流動(dòng)污水中的回收。然而關(guān)于在二維碳纖維布上負(fù)載wo3-x/biobr異質(zhì)結(jié)的光催化技術(shù)的仍缺乏報(bào)道。

6、因此，如何提供一種在二維碳纖維布上負(fù)載半導(dǎo)體的技術(shù)，能夠充分發(fā)揮biobr{001}面的活性、有效抑制biobr載流子的復(fù)合、增強(qiáng)wo3-x氧空位對(duì)污染物分子的吸附能力、提高光催化劑的催化效率，且解決wo3-x/biobr粉末催化劑分離困難和易二次污染等問題的是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)、不足，本發(fā)明提供一種二維碳布/氧化鎢/溴氧化鉍光催化劑的制備方法，通過兩步水熱法構(gòu)筑了wo3-x/biobr異質(zhì)結(jié)并以二維碳布作為wo3-x/biobr的柔性支撐載體，有效抑制了wo3-x載流子的復(fù)合，并使得wo3-x和biobr自然生長在碳纖維表面，降解率粉末異質(zhì)結(jié)光催化劑回收困難等問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

3、一種二維碳布/氧化鎢/溴氧化鉍光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟s01、二維碳纖維布2d?cf的活化處理：用丙酮和乙醇交替浸泡原始2d?cf布，干燥后得到活化后的2d?cf布；

5、步驟s02、2d?cf/wo3-x的制備：將na2wo4·2h2o和nacl分散于去離子水中形成溶液a，攪拌過程中逐漸加入鹽酸，攪拌2~3h后，將溶液a轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器中，將處理過的2d?cf布懸浮在溶液中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，用去離子水洗滌負(fù)載于2d?cf布表面的wo3-x并干燥，獲得2d?cf/wo3-x布；

6、步驟s03、2d?cf/wo3-x/biobr的制備：將bi(no3)3·5h2o溶于稀hno3溶液得到溶液b，將溶液b攪拌后加入到反應(yīng)容器中，然后將2d?cf/wo3-x布懸浮在裝有溶液b的反應(yīng)容器中，另外將kbr溶于蒸餾水中得到溶液c，將溶液c加入到裝有溶液b和2d?cf/wo3-x布的反應(yīng)容器中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用去離子水清洗并烘干，得到2d?cf/wo3-x/biobr布。

7、進(jìn)一步地，所述步驟s01中，所述丙酮和乙醇交替浸泡為將2d?cf布浸泡在丙酮中1~3h，取出再加入到乙醇中浸泡1~3h，循環(huán)三次。

8、進(jìn)一步地，所述步驟s02中，na2wo4·2h2o?為1~3質(zhì)量份和nacl?為0.1~2.1質(zhì)量份分散于30~60體積份去離子水中形成溶液a。

9、進(jìn)一步地，所述步驟s02中，水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120~220°c，反應(yīng)時(shí)間為4~24h。

10、進(jìn)一步地，所述步驟s02中，鹽酸滴定使溶液a的ph值為1~5。

11、進(jìn)一步地，所述步驟s02中，將處理過的2d?cf布經(jīng)銅絲貫穿固定后懸浮于溶液中，銅絲與碳纖維直接接觸。

12、進(jìn)一步地，所述步驟s03中，bi(no3)3·5h2o為0.1~2.1質(zhì)量份，kbr?為0.1~2.1質(zhì)量份，溶于30~60體積份蒸餾水中得到溶液c。

13、進(jìn)一步地，所述步驟s03中，將溶液b攪拌30~60min后加入到反應(yīng)容器中。

14、進(jìn)一步地，所述步驟s03中，所述hno3溶液為濃硝酸與水稀釋成摩爾濃度m（mol/l）為1~4m的稀硝酸。

15、進(jìn)一步地，所述步驟s03中，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120~200°c，反應(yīng)時(shí)間為6~24h。

16、上述步驟中，所述體積份以ml計(jì)，所述質(zhì)量份以g計(jì)。

17、本發(fā)明二維碳纖維布2d?cf指光催化劑負(fù)載在碳布表面，在碳布二維平面上生長。本發(fā)明的二維碳布/氧化鎢/溴氧化鉍光催化劑為層次化結(jié)構(gòu)，由內(nèi)至外為第一層是碳布，第二層是氧化鎢，第三層是溴氧化鉍，這樣層次化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使溴氧化鉍的{001}晶面廣泛暴露，充分利用溴氧化鉍的晶面效應(yīng)。

18、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種二維碳布/氧化鎢/溴氧化鉍光催化劑的制備方法，通過兩步水熱法構(gòu)筑了wo3-x/biobr異質(zhì)結(jié)并以二維碳布作為wo3-x/biobr的柔性支撐載體。對(duì)biobr單體系：硝酸的引入促進(jìn)了具有高活性的biobr的{001}暴露面的合成。對(duì)wo3-x單體系：wo3-x氧空位的存在增強(qiáng)了對(duì)污染物分子的吸附，有助于吸附-光催化降解的協(xié)同作用。對(duì)wo3-x/biobr體系：硝酸的引入可以使bi3+離子吸附在wo3-x上，使得biobr與wo3-x更好地緊密結(jié)合，增強(qiáng)異質(zhì)結(jié)高效電荷載流子分離和轉(zhuǎn)移效率的電子。高效的biobr的{001}暴露面與富含氧空位的wo3-x形成異質(zhì)結(jié)，抑制了電子-空穴的復(fù)合增強(qiáng)了光催化性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重金屬cr（vi）、鹽酸四環(huán)素（tch）和染料羅丹明b（rhb）的高效降解。以二維碳布作為柔性基底可以增強(qiáng)光電子的傳輸，并有利于光催化劑的回收循環(huán)利用。