BiOCl纳米环及其合成方法技术

本发明专利技术属于纳米材料领域，具体公开了一种BiOCl纳米环及其合成方法，该合成方法包括以下步骤：(1)将含有Bi3+、Cl‑和聚乙二醇的水溶液进行加热反应，得到BiOCl纳米片；(2)将BiOCl纳米片于酸液中刻蚀。本发明专利技术的合成方法可得到BiOCl纳米环，不仅填补了BiOCl纳米环合成方面的空白，而且得到的BiOCl纳米环较常规中心不含孔的BiOCl纳米片具有更高的光催化活性。不仅如此，该合成方法步骤简单，易于控制，得到的BiOCl纳米环形貌规整，不仅具有较高的科研价值，还具有较高的光催化应用价值。

BiOCl nanocrystalline and its synthetic method

The invention belongs to the field of nanomaterials, and discloses a BiOCl nanoring and a synthesis method thereof. The synthesis method comprises the following steps: (1) BiOCl nanosheets are obtained by heating the aqueous solution containing Bi3+, Cl_and polyethylene glycol; (2) BiOCl nanosheets are etched in acid solution. BiOCl nanorings can be obtained by the synthesis method of the invention, which not only fills the blank in the synthesis of BiOCl nanorings, but also has higher photocatalytic activity than the conventional center-free BiOCl nanosheets. Moreover, the synthesis method is simple and easy to control. The obtained BiOCl nanorings have regular morphology, which not only has high scientific research value, but also has high photocatalytic value.

【技术实现步骤摘要】
BiOCl纳米环及其合成方法
本专利技术涉及纳米材料，具体地，涉及一种BiOCl纳米环及其合成方法。
技术介绍
化石燃料在我们生活的各个环节都是不可或缺的，不可再生和逐渐减少的储量已经造成了能源危机，而且消耗时也伴随着严重的环境污染。目前，半导体光催化技术被认为是解决这两个问题较有前景的技术。近年来，BiOCl新形貌的可控合成及其光催化活性研究引起了人们极大的兴趣，主要原因是BiOCl作为铋系化合物中一类重要的半导体光催化材料，由铋氧层[Bi2O2]2+和双[Cl]-离子层沿c轴方向交替排列构成独特的层状结构，这种层状结构可以在[Bi2O2]2+层和[Cl]-层之间形成内电场有利于光生电子-空穴对的分离，从而具有高的催化性能。但是，目前报道的多是BiOCl纳米片、分级结构的微米球等形貌以及它们的光催化活性。而环状纳米片(也称为纳米环)因其中心易于流体通过，一方面有利于纳米材料的分散，便于应用；另一方面也会增大与含有污染物的流体的接触面积，提升BiOCl纳米片的性能。然而，因纳米片在合成过程中材料顺向生长等原因，造成纳米环合成困难，因此，目前现有技术均未有BiOCl环状纳米片的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种BiOCl纳米环及其合成方法，本专利技术的合成方法可得到BiOCl纳米环，不仅填补了BiOCl纳米环合成方面的空白，而且得到的BiOCl纳米环较常规中心不含孔的BiOCl纳米片具有更高的光催化活性。不仅如此，该合成方法步骤简单，易于控制，得到的BiOCl纳米环形貌规整，不仅具有较高的科研价值，还具有较高的光催化应用价值。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种BiOCl纳米环的合成方法，所述合成方法包括以下步骤：(1)将含有Bi3+、Cl-和聚乙二醇的水溶液进行加热反应，得到BiOCl纳米片；(2)将BiOCl纳米片于酸液中刻蚀；其中，提供Cl-的物质为碱金属氯化盐；其中，酸液为硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸和硫酸的混合溶液。本专利技术还提供一种根据前文所述的合成方法合成得到的BiOCl纳米环。通过上述技术方案，本专利技术得到了BiOCl纳米环，不仅填补了BiOCl纳米环合成方面的空白，而且得到的BiOCl纳米环较常规中心不含孔的BiOCl纳米片具有更高的光催化活性。不仅如此，该合成方法步骤简单，易于控制，得到的BiOCl纳米环形貌规整，不仅具有较高的科研价值，还具有较高的光催化应用价值。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是不同时间刻蚀对BiOCl纳米环的影响：(a)3h刻蚀的SEM图，(b)6h刻蚀的SEM图；(c)6h刻蚀的TEM图；(d)不同时间刻蚀对应的XRD图；图2是不同分子量的PEG对BiOCl纳米片的影响：(a)PEG-3350，(b)PEG-4000，(c)PEG-6000，(d)PEG-10000；图3是不同酸液对刻蚀BiOCl纳米片的影响：(a)HF溶液，(b)乙酸溶液，(c)硫酸溶液，(d)硝酸溶液；图4不同氯源对合成BiOCl纳米片的影响：(a)KCl,(b)HCl,(c)CTAC,(d)NaCl；图5是不同用量的PEG对合成BiOCl纳米片的影响：(a)0.05g，(b)0.1g，(c)0.15g，(d)0.2g；图6是应用例1中的光催化分析图：(a)MO(10mg/L)的降解曲线；(b)以BiOCl纳米环为光催化剂时，MO溶液的紫外-可见光谱图；图7是应用例2中的光催化分析图：(a)MO(30mg/L)的降解曲线；(b)以BiOCl纳米环为光催化剂时，MO溶液的紫外-可见光谱图；图8是应用例3中的光催化分析图：(a)RhB(10mg/L)的降解曲线；(b)以BiOCl纳米环为光催化剂时，RhB溶液的紫外-可见光谱图；图9是应用例4中的光催化分析图：(a)RhB(30mg/L)的降解曲线；(b)以BiOCl纳米环为光催化剂时，RhB溶液的紫外-可见光谱图；图10是应用例5中的不同催化剂存在下，苯酚(10mg/L)的降解曲线；图11是应用例6中的BiOCl纳米环对10mg/L甲基橙光催化降解重复利用率图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种BiOCl纳米环的合成方法，所述合成方法包括以下步骤：(1)将含有Bi3+、Cl-和聚乙二醇的水溶液进行加热反应，得到BiOCl纳米片；(2)将BiOCl纳米片于酸液中刻蚀；其中，提供Cl-的物质为碱金属氯化盐；其中，酸液为硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸和硫酸的混合溶液。通过上述技术方案，本专利技术在步骤(1)可得到中心有缺陷的BiOCl纳米片，经过步骤(2)，BiOCl纳米片的中心有缺陷不断扩大并穿透，得到BiOCl纳米环。本专利技术得到的BiOCl纳米环，不仅填补了BiOCl纳米环合成方面的空白，而且得到的BiOCl纳米环较常规中心不含孔的BiOCl纳米片具有更高的光催化活性。不仅如此，该合成方法步骤简单，易于控制，得到的BiOCl纳米环形貌规整，不仅具有较高的科研价值，还具有较高的光催化应用价值。在上述技术方案中，对于水溶液中Bi3+和Cl-的物质的量之比，可在较宽范围内进行调整，只要符合上述技术方案的要求，均可得到目标BiOCl纳米环。在本专利技术一种更加优选的实施方式中，为了在步骤(1)后得到中心有缺陷的纳米片并进一步得到形貌规整的BiOCl纳米环，提高合成效率，优选地，水溶液中Bi3+和Cl-的物质的量之比为1:0.8-1.2。更进一步地，对于水溶液中Bi3+的浓度，在上述Bi3+和Cl-的物质的量之比确定的情况下，可在较宽范围内进行调整，为了得到形貌规整的BiOCl纳米环，提高合成效率，优选地，水溶液中Bi3+的浓度为20-50mmol/L。同理，对于聚乙二醇的添加量，可在较宽范围内进行调整，经研究发现，随着聚乙二醇用量的增加，有不同尺寸的纳米片共存，但对纳米片的厚度和中心缺陷的影响不明显。为了降低合成成本，提高合成效率，优选地，水溶液中：相对于1mmol的Bi3+，聚乙二醇的质量含量为0.05-0.1g。另外，对于加热反应的条件，可在较宽范围内进行调整，为了得到形貌规整的BiOCl纳米环，提高合成效率，优选地，加热反应的条件包括：温度为140-180℃。当然，对于加热反应的时间，可在较宽范围内进行调整，为了得到形貌规整的BiOCl纳米环，提高合成效率，优选地，加热反应的时间为8-15h。在酸液为硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸和硫酸的混合溶液的前提下，对于酸液中H+的浓度，可在较宽范围内进行调整，为了得到形貌规整的BiOCl纳米环，提高合成效率，优选地，酸液中H+的浓度为0.8-1.5mol/L。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BiOCl纳米环的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步骤：(1)将含有Bi3+、Cl‑和聚乙二醇的水溶液进行加热反应，得到BiOCl纳米片；(2)将BiOCl纳米片于酸液中刻蚀；其中，提供Cl‑的物质为碱金属氯化盐；其中，酸液为硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸和硫酸的混合溶液。

【技术特征摘要】
1.一种BiOCl纳米环的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括以下步骤：(1)将含有Bi3+、Cl-和聚乙二醇的水溶液进行加热反应，得到BiOCl纳米片；(2)将BiOCl纳米片于酸液中刻蚀；其中，提供Cl-的物质为碱金属氯化盐；其中，酸液为硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸和硫酸的混合溶液。2.根据权利要求1所述的合成方法，其中，水溶液中Bi3+和Cl-的物质的量之比为1:0.8-1.2；优选地，水溶液中Bi3+的浓度为20-50mmol/L。3.根据权利要求2所述的合成方法，其中，水溶液中：相对于1mmol的Bi3+，聚乙二醇的质量含量为0.05-0.1g。4.根据权利要求1所述的合成方法，其中，加热反应的条件包括：温度为140-180℃；和/或，时间为8-15h。5.根据权利要求1所述的合成方法，其中，酸液中H+的浓度为0.8-1.5mol/L；优选地，相对于1gBiOCl纳米片，酸液的用量为100-600mL；和/或，刻蚀时间为1-8h；优选地，刻蚀时间为3-6...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭银，毛艳鸽，阚鹏飞，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34