花状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的BiOCl光催化剂和应用技术

本发明专利技术提供了花状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的BiOCl光催化剂和应用，所述方法包括如下步骤：(1)在水中加入硝酸铋和麦芽糖，以及滴加氯化物溶液，搅拌形成铋前驱体；所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.2‑3)；(2)采用碱性溶液将铋前驱体的pH值调为5.0‑6.5，形成反应物；(3)将反应物在150‑160℃下进行反应24‑30h，得到沉淀；(4)将步骤(3)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状结构的BiOCl光催化剂。本发明专利技术方法克服了现有BiOCl光催化剂制备方法的缺陷，所得BiOCl光催化剂能够很好的响应可见光，具有较高的可见光光催化活性，以及具有良好的稳定性和可重复利用性。

Process for preparing flower like BiOCl photocatalyst and BiOCl photocatalyst prepared by the same and application thereof

The invention provides a flower shaped BiOCl light catalyst preparation method and prepared BiOCl photocatalyst and application, the method comprises the following steps: (1) adding bismuth nitrate and malt sugar in water, and adding chloride solution, stirring to form bismuth precursor; the molar ratio of the bismuth nitrate and malt sugar: 1: (0.2 3); (2) using alkaline solution will bismuth precursor pH value is adjusted to 5 6.5, the formation of the reactants; (3) the reaction in 150 160 DEG C under 24 30h reaction, precipitation; (4) the step (3) obtained the precipitate was washed, dried, BiOCl photocatalyst flower structure. The method of the invention overcomes the defects of the existing BiOCl photocatalyst preparation method, the BiOCl photocatalyst to visible light response is very good, the visible light photocatalytic activity is high, and has good stability and reusability.

【技术实现步骤摘要】
花状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的BiOCl光催化剂和应用
本专利技术属于环境化工光催化水处理
，尤其涉及花状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的BiOCl光催化剂和应用。
技术介绍
近年来，环境污染问题被越来越多的国家所重视。社会经济发展十分迅速，在化石能源被大量消耗的前提下，催生了光催化技术，光催化技术是绿色环境友好型技术，且太阳能取之不尽，用之不竭，是目前理想的清洁能源，新型光催化剂无疑成为当下研究热点。目前国际论坛对TiO2作为光催化剂研究广泛且深入，但是，TiO2带隙能较大，故只能吸收波长小于387nm的紫外光，无法响应可见光，阻碍了它的发展与应用，故制备可以响应可见光的新型光催化材料成为当下研究热点。氯氧化铋(BiOCl)是当前研究较多的可见光响应的光催化剂之一。目前，国际上多用半导体复合、贵金属沉积、过渡金属掺杂和非金属元素的掺杂等办法来提高光催化剂活性，这些方法减小了光生电子与光生空穴的复合几率，从而明显提高了光催化剂的降解有机染料的性能。但是这些方法过程繁琐、成本较高、需要大量复杂设备。因而需要亟需一种简单、高效和绿色的制备方法。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本专利技术的主要目的之一在于提供花状BiOCl光催化剂的制备方法，所述制备方法具有无需复杂设备，操作简单、成本低廉、可用于工厂连续化大量生产等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案，花状BiOCl光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)在水中加入硝酸铋和麦芽糖，以及滴加氯化物溶液，搅拌形成铋前驱体；所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.2-3)；(2)采用碱性溶液将铋前驱体的pH值调为5.0-6.5，形成反应物；(3)将反应物在150-160℃下进行反应24-30h，得到沉淀；(4)将步骤(3)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状结构的BiOCl光催化剂。作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述氯化物选自氯化钾、氯化钠及氯化铵。作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.3-1.5)。作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水。作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述铋前驱体的pH值调为6.0。作为进一步的优选，所述步骤(3)中，将反应物在160℃下进行反应24h。作为进一步的优选，所述步骤(4)中，所述洗涤包括：采用去离子水和无水乙醇多次洗涤，所述干燥包括：在30-50℃的温度下真空烘干。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化剂，所得光催化剂能够很好的响应可见光，具有较高的可见光光催化活性，以及具有良好的稳定性和可重复利用性。一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化剂，所述光催化剂为由片状构筑单元组装成的扁平花状结构，所述光催化剂构筑单元的厚度≤105nm，所述光催化剂的禁带宽度为1.5-2.8eV。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化剂的应用，所述光催化剂在可见光或紫外光的照射下，可应用于有机废水中降解有机污染物。作为进一步的优选，所述有机污染物选自罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝及活性艳红。本专利技术的有益效果是：本专利技术以硝酸铋、氯化物和麦芽糖为原料，通过硝酸盐和氯化物之间的反应，制备出BiOCl光催化剂。本专利技术制备方法在进行反应时的温度仅为150-160℃，能耗较少。另外，其余在制备催化剂过程中使用的试剂，如水，氯化物及碱液等，均为廉价易得，对环境无污染的试剂，因此很好的体现了本催化剂的环境友好性。并且本方法在制备的过程中步骤简易方便，较为复杂的调节铋前驱体的pH值这一步，并不用将其调节到强酸或者强碱，只用将其调节为弱酸性即可。本专利技术制备方法相较于其它方法无需大量复杂设备、温度易控制、操作简单，成本较低，经过性能测试发现，样品性能稳定且具有较高的可见光光催化活性，故有望在未来进行大规模的工业化生产。经表征，合成样品是由大量片状构筑单元组装而成的扁平花状分级结构BiOCl。附图说明图1是添加不同量麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl的XRD谱图。图2a-2d是添加不同量麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl的SEM照片。图3a-3d是添加0.5g麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl的TEM和SAED照片。图4a-4b是添加不同量麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl的DRS图。图5是光照时间与溶液中RhB的紫外-可见吸收关系曲线图。图6a是在可见光下添加不同量麦芽糖对BiOCl降解RhB的光催化活性影响示意图。图6b是在紫外光下添加不同量麦芽糖对BiOCl降解RhB的光催化活性影响示意图。图7a是可见光下，添加不同自由基抑制剂对由0.5g麦芽糖制备得到的BiOCl降解RhB的光催化活性影响。图7b是紫外光下，添加不同自由基抑制剂对0.1g麦芽糖制备得到的BiOCl降解RhB的光催化活性影响。图8a是可见光下，添加0.5g麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl降解RhB的循环实验示意图。图8b是紫外光下，添加0.1g麦芽糖的本专利技术实施例制备方法制得的BiOCl降解RhB的循环实验示意图。具体实施方式本专利技术通过提供花状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的BiOCl光催化剂和应用，克服了现有BiOCl光催化剂制备方法的缺陷，所得光催化剂能够很好的响应可见光，具有较高的可见光光催化活性，以及具有良好的稳定性和可重复利用性。为了解决上述缺陷，本专利技术实施例的主要思路是：本专利技术实施例花状BiOCl光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)在超纯水水中加入硝酸铋和麦芽糖，以及滴加氯化物溶液，搅拌形成铋前驱体；所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.2-3)；(2)采用碱性溶液将铋前驱体的pH值调为5.0-6.5，形成反应物；(3)将反应物在150-160℃下进行反应24-30h，得到沉淀；(4)将步骤(3)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状结构的BiOCl光催化剂。合成过程中铋源一般选择硝酸铋，例如市售的Bi(NO3)3·5H2O，在水中硝酸铋分解成碱式盐。所述氯化物易溶于水，将其配制成溶液备用。所述水可优选为去离子水或超纯水等杂质较少的水。步骤(1)中所述搅拌时，一般置于室温15-40℃条件下，搅拌0.5-1h时即可形成铋前驱体，如需将铋前驱体转移至反应釜中时，可继续搅拌。步骤(2)中，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水，所述碱性溶液将铋前驱体调至弱酸性即可，必要时采用磁力搅拌器搅拌。步骤(3)中，反应的温度在150-160℃即可，能耗较少。步骤(4)中，可采用去离子水和无水乙醇多次洗涤，并在30-50℃的温度下真空烘干，最后得到尺寸可控的扁平花状结构的BiOCl光催化剂，所述BiOCl光催化剂构筑单元的厚度≤105nm，所述光催化剂的禁带宽度可控制为1.5-2.8eV。本专利技术实施例用XRD对制备得到的BiOCl样品的结晶度、纯度以及物相组成进行了分析；用SEM对样品的形貌进行了分析；TEM则对样品的形貌及微观结构进行更深一步的分析；DRS测试了样品的光吸收阈值与带隙能。并以RhB为目标降解物，研究了BiOCl的光催化活性，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
花状BiOCl光催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)在水中加入硝酸铋和麦芽糖，以及滴加氯化物溶液，搅拌形成铋前驱体；所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.2‑3)；(2)采用碱性溶液将铋前驱体的pH值调为5.0‑6.5，形成反应物；(3)将反应物在150‑160℃下进行反应24‑30h，得到沉淀；(4)将步骤(3)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状结构的BiOCl光催化剂。

【技术特征摘要】
1.花状BiOCl光催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)在水中加入硝酸铋和麦芽糖，以及滴加氯化物溶液，搅拌形成铋前驱体；所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.2-3)；(2)采用碱性溶液将铋前驱体的pH值调为5.0-6.5，形成反应物；(3)将反应物在150-160℃下进行反应24-30h，得到沉淀；(4)将步骤(3)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状结构的BiOCl光催化剂。2.根据权利要求1所述的花状BiOCl光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述氯化物选自氯化钾、氯化钠及氯化铵。3.根据权利要求1所述的花状BiOCl光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述硝酸铋和麦芽糖的摩尔用量比例为：1：(0.3-1.5)。4.根据权利要求1所述的花状BiOCl光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水。5.根据权利要求1所述的花状BiOCl光催化剂的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海明，夏东升，李东亚，胡明玥，孙磊，袁向娟，曹刚，孙静宇，蔡雨杰，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42