一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法，将五水硝酸铋和去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中干燥得到白色BiOCl粉末材料；将得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火100min以上制得灰色片状形貌目标产物碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料。本发明专利技术制备过程简单可行，合成周期较短，制得的碳掺杂BiOCl粉末材料在可见光波长范围内对光波的利用率远大于白色BiOCl粉末材料，光催化性能得到进一步提升，在光电材料方面具有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法
本专利技术属于可见光响应光催化材料的合成
，具体涉及一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法。
技术介绍
我国铋资源丰富，年产量可达6000多吨，铋基材料具有层状的晶体结构，且铋原子具有特殊的电子结构，在光催化反应中往往表现出较高的催化活性，成为一类重要的光催化材料。BiOCl作为一种重要的铋系基光催化材料，外观为白色，不能吸收可见光，不具有可见光响应特性。因此，有必要设计一种具有可见光响应的BiOCl高效光催化粉末材料的新合成方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种合成工艺简单且周期较短的碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将五水硝酸铋和去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中干燥得到白色BiOCl粉末材料；步骤S2：将步骤S1得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火100min以上制得灰色片状形貌目标产物碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料。优选的，步骤S1中所述盐酸溶液的摩尔浓度为6mol/L，干燥条件为100℃干燥150min。优选的，步骤S1中所述五水硝酸铋、去离子水、浓硝酸与盐酸溶液的投料配比为4.85g:186.5mL:13.5mL:10mL。优选的，步骤S2中所述白色BiOCl粉末材料与二水合草酸粉末的投料质量比为0.3～0.5:1～1.5。优选的，步骤S2中所述白色BiOCl粉末材料与二水合草酸粉末的投料质量比为0.5:1.4。本专利技术制备过程简单可行，合成周期较短，制得的碳掺杂BiOCl粉末材料在可见光波长范围内对光波的利用率远大于白色BiOCl粉末材料，光催化性能得到进一步提升，在光电材料方面具有潜在应用价值。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的白色BiOCl粉末材料、碳掺杂BiOCl粉末材料以及实施例2制得的碳碳掺杂BiOCl粉末材料的吸收光谱图，由图可知，实施例1制得的碳掺杂BiOCl粉末材料在400～800nm可见光波范围内的吸收强度明显高于白色BiOCl粉末材料的吸收强度；图2是本专利技术实施例1制得的白色BiOCl粉末材料、碳掺杂BiOCl粉末材料以及实施例2制得的碳掺杂BiOCl粉末材料的XRD衍射图谱，由图可知，三种材料的XRD衍射峰都与标准卡片JCPDSNo.73-2060相吻合，证明三种材料均为纯相BiOCl材料；图3是分别称取0.08g的本专利技术实施例1制得的白色BiOCl粉末材料、碳掺杂BiOCl粉末材料以及实施例2制得的碳掺杂BiOCl粉末材料在可见光照射下（300W氙灯加420nm滤光片模拟可见光）降解80mL摩尔浓度为0.02mmol/L罗丹明B的效果图，由图可知，实施例1制得的碳掺杂BiOCl粉末材料降解效果显著，光催化75min后，该碳掺杂BiOCl粉末材料降解罗丹明B达到90%左右，未经处理的白色BiOCl粉末材料降解罗丹明B只能达到30%左右，实施例2制得的碳掺杂BiOCl粉末材料同样比白色BiOCl粉末材料降解效果好；图4是本专利技术实施例1制得的碳掺杂BiOCl粉末材料的SEM图谱，由图可知制得的碳掺杂BiOCl粉末材料为片状形貌；图5是本专利技术实施例2制得的碳掺杂BiOCl粉末材料的SEM图谱，由图可知制得的碳掺杂BiOCl粉末材料为片状形貌。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1步骤S1：将4.85g五水硝酸铋和186.5mL去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入13.5mL浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入10mL摩尔浓度为6mol/L的盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中于100℃干燥150min得到白色BiOCl粉末材料；步骤S2：将0.5g步骤S1得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入1.4g二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火100min制得灰色目标产物碳掺杂BiOCl粉末材料。实施例2步骤S1：将4.85g五水硝酸铋和186.5mL去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入13.5mL浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入10mL摩尔浓度为6mol/L的盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中于100℃干燥150min得到白色BiOCl粉末材料；步骤S2：将0.5g步骤S1得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入1.4g二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火50min制得灰色目标产物碳掺杂BiOCl粉末材料。实施例3将1.4g二水合草酸粉末置于坩埚，以5℃/min的升温速率升温至280℃退火50min作为对照，同样方法退火100min作为对照。退火后坩埚中均无粉末，全部蒸发。证明实施例1与实施例2中BiOCl粉末颜色变为灰色，不是由草酸分解为炭黑导致，而是BiOCl材料本身发生了变化，碳掺杂导致进入到BiOCl晶格中。本专利技术制备过程简单可行，合成周期较短，制得的碳掺杂BiOCl粉末材料外观颜色为灰色，在400～800nm可见光波长范围内对光波的利用率较大，光催化性能优于白色BiOCl粉末材料，在光电材料方面具有潜在应用价值。以上实施例描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术原理的范围下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本专利技术保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将五水硝酸铋和去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中干燥得到白色BiOCl粉末材料；步骤S2：将步骤S1得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火100min以上制得灰色片状形貌目标产物碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将五水硝酸铋和去离子水置于反应容器中，搅拌混合均匀后加入浓硝酸，继续搅拌至溶液澄清透明后加入盐酸溶液并持续搅拌，再多次冲洗至中性，取沉淀置于干燥箱中干燥得到白色BiOCl粉末材料；步骤S2：将步骤S1得到的白色BiOCl粉末材料置于坩埚中并加入二水合草酸粉末，混合均匀后以5℃/min的升温速率升温至280℃退火100min以上制得灰色片状形貌目标产物碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料。2.根据权利要求1所述的碳掺杂BiOCl可见光响应光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述盐酸溶液的摩尔浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚军，黄果，周菲，王志迁，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41