一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法和用途

摘要

本发明提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法和用途，所述催化剂材料的制备方法包括以下步骤：(1)将铋盐溶于还原溶剂，混合均匀后加入氧化石墨烯溶液，搅拌得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热进行反应，反应后经后处理得到复合物；(3)将步骤(2)得到的复合物在保护气氛下进行退火处理，得到全光谱响应型催化剂材料。本发明通过合理设计光催剂的结构以及组成，拓宽了光催化剂的应用条件，使制得的光催化剂在紫外、可见和红外波段都具有较高的光催化降解效率。

权利要求

1.一种全光谱响应型催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂材料的制备方法包括以下步骤：(1)将铋盐溶于还原溶剂，混合均匀后加入氧化石墨烯溶液，搅拌得到混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热进行反应，反应后经后处理得到复合物；

(3)将步骤(2)得到的复合物在保护气氛下进行退火处理，得到全光谱响应型催化剂材料；

步骤(1)所述还原溶剂为二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺；

步骤(3)所述退火处理的温度为300℃～800℃。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铋盐为乙酸铋、硝酸铋或辛酸铋中任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铋盐的添加量为：每毫升还原溶剂中添加铋盐5mg～30mg。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铋盐的添加量为：每毫升还原溶剂中添加铋盐10mg～20mg。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合均匀采用超声分散的方式进行。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液在搅拌和/或震荡的条件下加入。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液的浓度为2mg/mL～10mg/mL。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液的加入量为：使氧化石墨烯占催化剂材料总质量的0.05wt％～10wt％。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌时间为20min～

60min。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌时间为30min～

35min。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应温度为150℃～200℃。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应时间为2h～24h。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述后处理过程依次包括静置、固液分离、洗涤和干燥。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述固液分离为离心分离。

15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为冷冻干燥。

16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述保护气氛为氮气气氛和/或氩气气氛。

17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述退火处理的温度为400℃～600℃。

18.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述退火处理的时间为0.5h～10h。

19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述退火处理的时间为2h～6h。

20.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述退火处理的压强为

0.001MPa～0.1MPa。

21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述退火处理的压强为

0.005MPa～0.05MPa。

22.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述进行退火处理后，经过研磨，得到全光谱响应型催化剂材料。

23.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂材料的制备方法包括以下步骤：(1)将铋盐溶于还原溶剂二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺，其中每毫升二甲基亚砜中添加铋盐10mg～20mg，超声分散混合均匀后在搅拌条件下加入浓度为2mg/mL～10mg/mL的氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯占催化剂材料总质量的0.05wt％～10wt％，搅拌30min～

35min得到混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至150℃～200℃进行反应，反应2h～24h，反应后经后依次经静置、离心分离、洗涤和冷冻干燥得到复合物；

(3)将步骤(2)得到的复合物在氮气气氛和/或氩气气氛下在400℃～600℃下进行退火处理2h～6h，退火处理的压强为0.005MPa～0.05MPa，再经研磨得到全光谱响应型催化剂材料。

24.根据权利要求1-23任一项所述的制备方法制得的全光谱响应型催化剂材料，其特征在于，所述全光谱响应型催化剂材料在紫外光、可见光和红外光下具有降解污染物的催化活性。

25.根据权利要求24所述的全光谱响应型催化剂材料的用途，其特征在于，所述全光谱响应型催化剂材料用于污染物降解领域。

说明书

一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明属于环境材料领域，涉及一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法和用途，尤其涉及一种基于石墨烯纳米复合材料的，在紫外光、可见光以及红外光照射下都具备高效降解污染物的能力的光催化纳米粉体。

背景技术

[0002] 光催化降解技术能充分利用廉洁而“绿色”的太阳光来有效地降解各种无机和有机污染物，是解决目前全球性的环境恶化和能级危机的一个重要途经。光催化降解作为一种新的处理污染物的方法，具有以下优点：(1)完全矿化污染物，最终产物无毒(如CO2和H2O)；(2)在室温和常压下即可进行；(3)低能耗；(4)经济绿色。因此，自1972年Fujishima和Honda在n-型半导体电极上发现水的光电催化分解作用以来，基于氧化物的半导体材料，特别是二氧化钛，受到人们的广泛关注。

[0003] 传统半导体材料的禁带宽度较大，对应的激发波长在紫外区和部分能量较高的可见光区。然而，在实际到达地表的太阳能辐射能量中，紫外成分不足5％，可见成分约45％，红外成分约50％，因此传统半导体材料的这一光催化特点严重限制了其在太阳光源条件下的光催化降解污染物效率，也影响到其在室内缺少紫外光源条件下的应用。从利用太阳能的角度出发，最经济的光催化剂应该是能同时利用太阳光中的紫外光、可见光和红外光，并且具有良好的稳定性。此外，传统半导体材料的光声电子-空穴极易复合，导致光量子效率降低，极大地限制了其降解污染物的效率。

[0004] 因此，研制新型高效的紫外可见红外全光谱催化剂降解有机污染物已成为节能环保领域关键的科学和技术问题之一。

[0005] 光催化剂的首要条件是能够产生电子-空穴对，并能通过电子传递介质有效地阻止电子和空穴的快速复合。石墨烯及其衍生物氧化石墨烯因其具有较好的导电性和机械性作为电子传递桥梁在光催化领域具有极大的应用前景。发展可以产生电子-空穴对的半导体和可以传递电子的石墨烯的纳米复合结构，是太阳光直接利用与催化领域的重要需求。

[0006] CN 104353449 A公开了一种石墨烯/钛酸铋光催化材料的制备方法，其采用氧化铋和四氯化钛为原料，去离子水和1,4-丁二醇为反应介质，得到钛酸铋的前驱物，后与氧化石墨烯水溶液混合在高压反应釜中加热反应得到石墨烯/钛酸铋光催化材料。然而该方法制备得到的催化剂只能在可见光下具有较好的催化活性，无法适用于全光谱条件；并且溶胶凝胶法制得的催化剂晶型较差，活性位点少，严重影响催化活性。

[0007] CN 102941080 A公开了一种石墨烯/氧化铋复合光催化剂及其制备方法，其主要特征是氧化铋光催化剂因其光生电子-空穴容易再结合，使其光催化活性降低，通过石墨烯在氧化铋光催化剂表面的修饰作用，可显著改善光生电子-空穴的分离，从而提高氧化铋光催化剂的光催化性能。但该方法制得的催化剂仍只能在可见光下具有较好的催化活性，无法适用于全光谱条件。

发明内容

[0008] 针对现有光催化剂存在的无法在全光谱条件下保持良好的催化活性，催化活性较低的问题，本发明提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法和用途。本发明通过合理设计光催剂的结构以及组成，拓宽了光催化剂的应用条件，使制得的光催化剂在紫外、可见和红外波段都具有较高的光催化降解效率。

[0009] 所为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0010] 第一方面，本发明提供了一种全光谱响应型催化剂材料的制备方法，所述催化剂材料的制备方法包括以下步骤：

[0011] (1)将铋盐溶于还原溶剂，混合均匀后加入氧化石墨烯溶液，搅拌得到混合溶液；

[0012] (2)将步骤(1)得到的混合溶液加热进行反应，反应后经后处理得到复合物；

[0013] (3)将步骤(2)得到的复合物在保护气氛下进行退火处理，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0014] 其中，本发明所述的全光谱响应型催化剂材料为石墨烯/铋复合光催化剂。

[0015] 以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

[0016] 作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述铋盐为乙酸铋、硝酸铋或辛酸铋中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙酸铋和硝酸铋的组合，硝酸铋和辛酸铋的组合，乙酸铋、硝酸铋和辛酸铋的组合等。

[0017] 优选地，步骤(1)所述还原溶剂为二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺。

[0018] 本发明中，所述还原溶剂有两个作用：一是作为反应溶剂，分散铋盐，有利于溶剂热反应的进行；二是作为还原剂，在溶剂热反应中，将三价铋还原得到零价的铋纳米颗粒。

[0019] 本发明中，如果采用其他种类的溶剂(除二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺外)代替还原溶剂，将不具备有效的还原能力，无法得到零价的铋纳米颗粒，进而无法制得对紫外可见红外全光谱响应型的催化剂。

[0020] 优选地，步骤(1)所述铋盐的添加量为：每毫升还原溶剂中添加铋盐5mg～30mg，例如6mg、8mg、10mg、12mg、14mg、16mg、18mg、20mg、22mg、24mg、26mg或28mg等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为每毫升还原溶剂中添加铋盐10mg～20mg。

[0021] 作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述混合均匀采用超声分散的方式进行。

[0022] 优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液在搅拌和/或震荡的条件下加入。

[0023] 优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液的浓度为2mg/mL～10mg/mL，例如3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL、6mg/mL、7mg/mL、8mg/mL或9mg/mL等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0024] 优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯溶液的加入量为：使氧化石墨烯占催化剂材料总质量的0.05wt％～10wt％，例如0.07wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％或9wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0025] 优选地，步骤(1)所述搅拌时间为20min～60min，例如22min、28min、34min、40min、46min、52min或58min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为30min～35min。

[0026] 作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反应温度为150℃～200℃，例如155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃或195℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0027] 优选地，步骤(2)所述反应时间为2h～24h，例如3h、5h、7h、10h、13h、15h、17h、20h或22h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

[0028] 作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述后处理过程依次包括静置、固液分离、洗涤和干燥。

[0029] 优选地，所述固液分离为离心分离。

[0030] 优选地，所述干燥为冷冻干燥。本发明所述的干燥过程若采用常规的方式进行，易使材料发生团聚和结块现象，进而影响后续退火和催化性能。

[0031] 作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述保护气氛为氮气气氛和/或氩气气氛。

[0032] 优选地，步骤(3)所述退火处理的温度为300℃～800℃，例如305℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或795℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为400℃～600℃。

[0033] 优选地，步骤(3)所述退火处理的时间为0.5h～10h，例如0.6h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h或9h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2h～6h。

[0034] 优选地，步骤(3)所述退火处理的压强为0.001MPa～0.1MPa，例如0.002MPa、0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa或0.09MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.005MPa～
0.05MPa。

[0035] 本发明中，对复合物进行退火处理可以加强石墨烯与铋纳米颗粒之间的相互作用力，与此同时，石墨烯边缘的含氧基团可以与铋纳米颗粒发生化学反应，在纳米水平上形成异质结，造成结构的改变，一方面，创造合适的能级利于电荷的分离和转移，另一方面利用石墨烯极大的比表面积，使所得催化剂材料具有更多的活性位点，进而提高其催化性能。

[0036] 所述退火处理的温度也应控制在一定范围内，若退火温度过高，容易淬灭催化剂的活性中心，降低催化性能；若退火温度过低，不利于异质结的行程，也会降低催化性能。

[0037] 作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述进行退火处理后，经过研磨，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0038] 作为本发明优选的技术方案，所述催化剂材料的制备方法包括以下步骤：

[0039] (1)将铋盐溶于还原溶剂二甲基亚砜和/或N,N-二甲基甲酰胺，其中每毫升二甲基亚砜中添加铋盐10mg～20mg，超声分散混合均匀后在搅拌条件下加入浓度为2mg/mL～10mg/mL的氧化石墨烯溶液，使氧化石墨烯占催化剂材料总质量的0.05wt％～10wt％，搅拌
30min～35min得到混合溶液；

[0040] (2)将步骤(1)得到的混合溶液加热至150℃～200℃进行反应，反应2h～24h，反应后经后依次经静置、离心分离、洗涤和冷冻干燥得到复合物；

[0041] (3)将步骤(2)得到的复合物在氮气气氛和/或氩气气氛下在400℃～600℃下进行退火处理2h～6h，退火处理的压强为0.005MPa～0.05MPa，再经研磨得到全光谱响应型催化剂材料。

[0042] 第二方面，本发明提供了上述制备方法制得的全光谱响应型催化剂材料，所述全光谱响应型催化剂材料在紫外光、可见光和红外光下具有降解污染物的催化活性。

[0043] 第三方面，本发明提供了上述全光谱响应型催化剂材料的用途，其特征在于，所述全光谱响应型催化剂材料用于污染物降解领域。例如对六价铬、甲基橙或罗丹名等污染物的降解，但并不仅限于所列领域。

[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0045] 本发明通过采用二甲基亚砜等还原性溶剂与铋盐反应，并经退火处理，可制得在紫外、可见和红外波段都具有较高吸收的光催化剂，所述催化剂在全光谱激发下对六价铬、甲基橙或罗丹名等等污染物具有高效的光催化降解效率，在紫外光、可见光和红外光照射下其光催化降解效率均可达100％。

附图说明

[0046] 图1是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图；

[0047] 图2是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料的X射线衍射图；

[0048] 图3是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料在紫外、可见、红外以及全光谱下的催化性能图(降解甲基橙)；

[0049] 图4是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料在紫外、可见、红外以及全光谱下的催化性能图(降解六价铬)；

[0050] 图5是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料在红外谱下的催化性能图(降解罗丹名)；

[0051] 图6(a)是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料在太阳光下牺牲剂存在的情况下0min时反应照片；

[0052] 图6(b)是本发明实施例1中制得的全光谱响应型催化剂材料在太阳光下牺牲剂存在的情况下25min时反应照片；

[0053] 图7是本发明实施例2中制得的全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图；

[0054] 图8是本发明实施例2中制得的全光谱响应型催化剂材料的X射线衍射图；

[0055] 图9是本发明实施例4中制得的全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图；

[0056] 图10是本发明实施例4中制得的全光谱响应型催化剂材料的X射线衍射图。

具体实施方式

[0057] 为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

[0058] 本发明具体实施例部分提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：

[0059] (1)将铋盐溶于还原溶剂，混合均匀后加入氧化石墨烯溶液，搅拌得到混合溶液；

[0060] (2)将步骤(1)得到的混合溶液加热进行反应，反应后经后处理得到复合物；

[0061] (3)将步骤(2)得到的复合物在保护气氛下进行退火处理，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0062] 以下为本发明典型但非限制性实施例：

[0063] 实施例1：

[0064] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法为：

[0065] (1)称取200mg乙酸铋溶于30mL二甲基亚砜，超声分散混合均匀，加入2mL的浓度为4mg/mL的氧化石墨烯溶液，搅拌30min后得到混合溶液；

[0066] (2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180℃下反应4h，静置、离心、洗涤和冷冻干燥后得到复合物；

[0067] (3)将步骤(2)得到的复合物在氮气气氛下于500℃下高温退火2h，反应压力为0.05MPa，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0068] 本实施例所得全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图如图1所示，其X射线衍射图如图2所示，从图中可以看出，石墨烯紧紧地包裹在铋纳米表面，表明两者之间存在强的相互作用，同时得到的催化剂材料具有很好的晶形。

[0069] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙、Cr(VI)和罗丹名进行催化降解，结果如图3、图4和图5所示，当催化剂材料的加入量为1g/L时，可以看出，在紫外光照射30min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射40min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射50min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0070] 同时，本实施例制得的全光谱响应型催化剂材料在太阳光下牺牲剂存在的情况下的催化性能如图6(a)和图6(b)所示，图6(a)为0min时对应的反应照片，图6(b)为25min后反应的照片，可以看出在太阳光照射25min后，甲基橙完全降解，降解率达到100％。

[0071] 实施例2：

[0072] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法为：

[0073] (1)称取200mg硝酸铋溶于30mL二甲基亚砜，超声分散混合均匀，加入2mL的浓度为2mg/mL的氧化石墨烯溶液，搅拌30min后得到混合溶液；

[0074] (2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在160℃下反应12h，静置、离心、洗涤和冷冻干燥后得到复合物；

[0075] (3)将步骤(2)得到的复合物在氩气气氛下于300℃下高温退火5h，反应压力为0.09MPa，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0076] 本实施例所得全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图如图7所示，其X射线衍射图如图8所示，从图中可以看出与实施例1类似，石墨烯紧紧地包裹在铋纳米表面，表明两者之间存在强的相互作用，同时得到的催化剂材料具有很好的晶形。

[0077] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为1g/L时，可以看出，在紫外光照射35min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射40min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射55min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0078] 实施例3：

[0079] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法为：

[0080] (1)称取300mg辛酸铋溶于20mL二甲基亚砜，超声分散混合均匀，加入4mL的浓度为4mg/mL的氧化石墨烯溶液，搅拌30min后得到混合溶液；

[0081] (2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在200℃下反应24h，静置、离心、洗涤和冷冻干燥后得到复合物；

[0082] (3)将步骤(2)得到的复合物在氩气气氛下于800℃下高温退火8h，反应压力为0.005MPa，得到全光谱响应型催化剂材料。

[0083] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为0.5g/L时，可以看出，在紫外光照射40min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射45min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射60min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0084] 实施例4：

[0085] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法为：

[0086] (1)称取300mg乙酸铋溶于20mL二甲基亚砜，超声分散混合均匀，加入4mL的浓度为4mg/mL的氧化石墨烯溶液，搅拌30min后得到混合溶液；

[0087] (2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在200℃下反应16h，静置、离心、洗涤和冷冻干燥后得到复合物；

[0088] (3)将步骤(2)得到的复合物在氩气气氛下于600℃下高温退火5h，反应压力为0.005MPa，经研磨得到全光谱响应型催化剂材料。

[0089] 本实施例所得全光谱响应型催化剂材料的扫描电镜图如图9所示，其X射线衍射图如图10所示，从图中可以看出，与实施例1类似，石墨烯紧紧地包裹在铋纳米表面，表明两者之间存在强的相互作用，同时得到的催化剂材料具有很好的晶形。

[0090] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为1.5g/L时，可以看出，在紫外光照射25min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射35min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射45min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0091] 实施例5：

[0092] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法为：

[0093] (1)称取200mg辛酸铋溶于30mL二甲基亚砜，超声分散混合均匀，加入1mL的浓度为4mg/mL的氧化石墨烯溶液，搅拌30min后得到混合溶液；

[0094] (2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在160℃下反应12h，静置、离心、洗涤和冷冻干燥后得到复合物；

[0095] (3)将步骤(2)得到的复合物在氩气气氛下于300℃下高温退火6h，反应压力为0.05MPa，经研磨得到全光谱响应型催化剂材料。

[0096] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为1g/L时，可以看出，在紫外光照射30min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射40min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射50min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0097] 实施例6：

[0098] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了步骤(1)中将100mg乙酸铋溶于20mL二甲基亚砜，搅拌35min；步骤(2)中反应温度为150℃，步骤(3)中的退火温度为400℃，退火时间为9h，退火压力为0.002MPa外，其他物料用量与制备过程均与实施例1中相同。

[0099] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为1g/L时，可以看出，在紫外光照射40min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射55min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射65min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0100] 实施例7：

[0101] 本实施例提供了一种全光谱响应型催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了步骤(1)中将600mg乙酸铋溶于20mL二甲基亚砜，搅拌40min外，其他物料用量与制备过程均与实施例1中相同。

[0102] 将制得的全光谱响应型催化剂材料用于对浓度为60mg/mL的甲基橙和Cr(VI)进行催化降解，当催化剂材料的加入量为1g/L时，可以看出，在紫外光照射25min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在可见光照射35min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，在红外光照射45min后甲基橙和Cr(VI)完全降解，具有较高的应用前景。

[0103] 对比例1：

[0104] 本对比例提供了一种光催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了步骤(1)中所用溶剂为乙二醇外，其他物料用量与制备方法均与实施例1相同。

[0105] 本对比例制得的光催化剂材料，得到的复合催化剂在可见光区的催化性能差，在红外光区没有催化性能，不具有全光谱响应性能，因此不能充分利用太阳光，达到降解污染物的目的。

[0106] 对比例2：

[0107] 本对比例提供了一种光催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了不进行步骤(3)中的退火处理外，其他物料用量与制备方法均与实施例1相同。

[0108] 本对比例制得的光催化剂材料，得到的复合物催化剂在可见光区和红外光区的催化性能极差，不具有全光谱响应性能，因此不能充分利用太阳光，达到降解污染物的目的。

[0109] 对比例3：

[0110] 本对比例提供了一种光催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了不进行步骤(3)中的退火处理的温度过低，为200℃外，其他物料用量与制备方法均与实施例1相同。

[0111] 本对比例制得的光催化剂材料，得到的复合物催化剂在可见光区的催化性能较差，在红外光区没有催化性能，因而不具备全光谱响应性能，因此不能充分利用太阳光，达到降解污染物的目的。

[0112] 对比例4：

[0113] 本对比例提供了一种光催化剂材料及其制备方法，所述制备方法除了不进行步骤(3)中的退火处理的温度过高，为1000℃外，其他物料用量与制备方法均与实施例1相同。

[0114] 本对比例制得的光催化剂材料，得到的复合物催化剂在可见光区和红外光区的催化性能均较差，因而不具备全光谱响应性能，因此不能充分利用太阳光，达到降解污染物的目的。

[0115] 综合上述实施例和对比例的结果可以看出，本发明通过采用还原性溶剂(二甲基亚砜和N，N-二甲基甲酰胺)与铋盐反应，并经退火处理，可制得在紫外、可见和红外波段都具有较高吸收的光催化剂，所述催化剂在全光谱激发下对甲基橙和Cr(VI)等污染物具有高效的光催化降解效率，在紫外光、可见光和红外光照射下其光催化降解效率均可达100％。

[0116] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。