本發(fā)明屬于稀土元素摻雜異質(zhì)結(jié)光催化材料，具體涉及一種釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著人類文明的快速發(fā)展，綠色能源技術(shù)成為迫切需求，以減少化石燃料的使用，并減少污染物的產(chǎn)生。光催化技術(shù)因其能夠直接利用太陽能而被認(rèn)為具有巨大潛力，可以應(yīng)用于水分解產(chǎn)氫、co2還原、降解有機污染物、促進有機物合成等領(lǐng)域。光催化劑是光催化技術(shù)的核心，許多半導(dǎo)體材料如tio2、cds、zno、in2o3和biobr等可作為光催化劑。然而，單一的半導(dǎo)體材料存在一些缺點，例如光生電子-空穴對容易快速復(fù)合而不是參與光催化反應(yīng)，這限制了它們的光催化活性。

2、為了抑制電子-空穴對的復(fù)合，提高光催化活性，構(gòu)建異質(zhì)結(jié)光催化材料成為一種有前途的方法。異質(zhì)結(jié)光催化材料可以根據(jù)相鄰材料的能帶結(jié)構(gòu)分為ii型異質(zhì)結(jié)、schottky型異質(zhì)結(jié)、z型異質(zhì)結(jié)和s型異質(zhì)結(jié)等類型。這些異質(zhì)結(jié)材料能有效抑制電子-空穴對的復(fù)合，提高材料整體的光催化活性，成為光催化劑家族的重要分支。

3、為了進一步提高電子的傳輸速率以及增強對于可見光的吸收，將稀土元素引入到了半導(dǎo)體材料當(dāng)中被認(rèn)為是一種有前途的方法。稀土元素主要分為輕稀土和重稀土兩種。其中輕稀土有鑭（la）、鈰（ce）、鐠（pr）、釹（nd）、钷（pm）、釤（sm）、銪（eu）等；重稀土有釓（gd）、鋱（tb）、鏑（dy）、鈥（ho）、鉺（er）、銩（tm）、鐿（yb）、镥（lu）等。而y（釔）作為一種特殊的稀土元素其具有優(yōu)異的光學(xué)性能。將其與半導(dǎo)體材料復(fù)合，能夠有效的減小帶隙，提高光吸收能力。

4、in2o3(氧化銦)是一種n型半導(dǎo)體材料，因其獨特的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，在光催化領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。in2o3作為一種帶隙較寬的半導(dǎo)體，其化學(xué)性質(zhì)非常的穩(wěn)定，且電子復(fù)合率相較而言比較低，其較寬的帶隙限制了其進一步的應(yīng)用。

5、biobr作為其中的一種bi3+材料，其較窄的帶隙對于可見光有著良好的相應(yīng)，被認(rèn)為是適合用來制備乙醇的催化劑，但由于其電子復(fù)合率高，限制了其進一步生成乙醇。

6、將in2o3和其他半導(dǎo)體材料復(fù)合，形成異質(zhì)結(jié)光催化材料，以及將稀土元素摻雜在異質(zhì)結(jié)表面是克服上述缺陷的有效途徑。南洋理工大學(xué)薛燦教授課題組(10.1016/j.apcatb.2013.10.029)將in2o3納米晶片原位生長在g-c3n4片層上，得到的in2o3/g-c3n4雜化結(jié)構(gòu)對h2生成和co2還原的光催化活性顯著提高。增強的活性歸因于g-c3n4和in2o3之間光生電子和空穴的界面轉(zhuǎn)移,從而有效的促進了電荷分離。黑龍江大學(xué)的付宏剛教授課題組（energy?&?environmental?science?17.14?(2024):?5039-5047.）將稀土元素ho（鈥）摻雜到mg1.2ti1.8o5/?g-c3n4當(dāng)中促進了電荷的轉(zhuǎn)移與co2的吸附，使得甲烷的產(chǎn)率得到了極大的提升。

7、迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)將稀土元素y（釔）摻雜到異質(zhì)結(jié)biobr/in2o3當(dāng)中，進行復(fù)合材料的構(gòu)建、制備方法和應(yīng)用的報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，該方法采用水熱法和高溫焙燒法，制備過程簡單，成本較低；通過biobr和in2o3之間錯位的能帶結(jié)構(gòu)，形成異質(zhì)結(jié)，構(gòu)建光生載流子的傳輸空間，促使光生電子空穴的高效分離，同時通過摻雜y（釔）元素，增強了biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)對光的利用率，最終實現(xiàn)光催化活性的顯著提升。

2、本發(fā)明釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑是將銦鹽、尿素置于去離子水中，攪拌混勻后，混合物在120-130℃下反應(yīng)4h，反應(yīng)產(chǎn)物固液分離得到沉淀，沉淀經(jīng)洗滌干燥、焙燒后制得in2o3；將in2o3、鉍鹽、釔鹽、溴化鉀置于去離子水中，攪拌混勻后，轉(zhuǎn)入水熱釜反應(yīng)在170-190℃下反應(yīng)12h制得。

3、所述銦鹽與尿素的摩爾比1:?1-2；in2o3與鉍鹽的摩爾比為1:?1-2，in2o3與溴化鉀的摩爾比為1:?1-2，釔鹽與in2o3的摩爾比為1:10-20。

4、本發(fā)明的另一目的是將上述方法制得的釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑應(yīng)用在光催化co2還原制備乙醇中。

5、本發(fā)明的優(yōu)點和技術(shù)效果：

6、本發(fā)明通過biobr和in2o3之間錯位的能帶結(jié)構(gòu)形成異質(zhì)結(jié)，構(gòu)建光生載流子的傳輸空間，促使光生電子空穴的高效分離，同時通過摻雜y（釔）元素，增強了biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)對光的利用率，最終實現(xiàn)光催化活性的顯著提升；本發(fā)明催化劑在光催化co2還原制備乙醇中，能使乙醇的產(chǎn)率得到極大的提升。

技術(shù)特征：

1.一種釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于：將銦鹽、尿素置于去離子水中，攪拌混勻后，混合物在120-130℃下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物固液分離得到沉淀，沉淀經(jīng)洗滌干燥、焙燒后制得in2o3；將in2o3、鉍鹽、釔鹽、溴化鉀置于去離子水中，攪拌混勻后，轉(zhuǎn)入水熱釜反應(yīng)在170-190℃下反應(yīng)，制得釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于：銦鹽與尿素的摩爾比1:1-2；in2o3與鉍鹽的摩爾比為1:1-2，in2o3與溴化鉀的摩爾比為1:1-2，釔鹽與in2o3的摩爾比為1:10-20。

3.權(quán)利要求1或2所述的釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法制得的釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。

4.權(quán)利要求3所述的釔摻雜的biobr/in2o3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在光催化co2還原中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種釔摻雜的BiOBr/In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，具體是將銦鹽、尿素置于去離子水中，攪拌混勻后，混合物在120?130℃下反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物固液分離得到沉淀，沉淀經(jīng)洗滌干燥、焙燒后制得In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;；將In<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、鉍鹽、釔鹽、溴化鉀置于去離子水中，攪拌混勻后，轉(zhuǎn)入水熱釜反應(yīng)在170?190℃下反應(yīng)制得；本發(fā)明催化劑具有更低的帶隙，更寬的光吸收范圍，且異質(zhì)結(jié)的形成減少了電子與空穴的復(fù)合，Y（釔）的引入，增加了電子傳輸，表現(xiàn)出更好的光催化活性，在光催化CO<subgt;2</subgt;還原領(lǐng)域有著較大的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡嘉俊,陜紹云,姚凱利
受保護的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/29