一种氨修饰氯氧铋微米球及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氨修饰氯氧铋微米球极其制备方法，所述氨修饰氯氧铋纳米材料为有氨基修饰的氯氧铋微球，所述的氯氧铋微球由纳米片组装得到，氨基官能团均匀分布在氯氧铋微球表面。本发明专利技术提供的氨修饰氯氧铋纳米材料为纳米片组装得到的微球，在非金属的协助下即可增强其对可见光的吸收，具有良好的光催化NO降解效率和选择性性能，二次污染小，在环境治理领域具有良好的应用前景。

Ammonia modified bismuth oxychloride microsphere and preparation method thereof

The invention provides an ammonia modified bismuth oxychloride microsphere and a preparation method thereof. The ammonia modified bismuth oxychloride nanomaterial is an amino modified bismuth oxychloride microsphere. The bismuth oxychloride microsphere is assembled by nano-sheets, and the amino functional groups are evenly distributed on the surface of bismuth oxychloride microspheres. The ammonia modified bismuth oxychloride nano-material provided by the invention is a microsphere assembled by nano-sheets, which can enhance its absorption of visible light with the assistance of non-metals, has good photocatalytic NO degradation efficiency and selectivity, and has small secondary pollution, and has good application prospect in the field of environmental treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种氨修饰氯氧铋微米球及其制备方法
本专利技术属于光催化材料
，具体涉及一种氨修饰氯氧铋微米球及其制备方法。
技术介绍
环境大气中NOx是一种浓度低、危害大的酸性气体，会引发一系列环境问题，例如光化学烟雾，酸雨，雾霾等。同时NOx会加速二次气溶胶和PM2.5微粒的形成。虽然对NOx总量排放已严格控制，但当前能源结构调整难度大，大气中NOx总量依然可观。目前主要利用NH3选择性催化还原，CO催化还原以及光催化技术去除大气中的NOx。其中，NH3选择性催化还原技术是在催化剂的作用下，以氨作为还原剂，在适宜的反应温度下将NOx还原成N2和H2O。用于该技术的催化剂通常由贵金属，碱性金属氧化物和沸石等组成。该技术由于对NOx去除率很高，而且NOx被还原成无害的N2排放掉而被广泛应用。但是该技术依旧存在一定的缺陷，一方面，反应需要在较高的温度进行，同时合成NH3的过程需要耗费大量的能源；另一方面，反应过程中会有比NO和NO2毒性更大的副产物N2O生成，并且未反应完的NH3仍然会对环境产生二次污染。CO催化还原技术是NO被氧化成NO2，再以亚硝酸跟或硝酸根的形式吸附在催化剂活性位点上，当还原剂CO进入反应体系后，NOx从活性位点释放与CO反应生成N2。目前CO催化还原技术使用的催化剂仅限于贵金属催化剂，贵金属催化剂在催化活性和抗中毒能力有优良的表现，但是贵金属价格过于昂贵，资源稀少。光催化技术是在催化剂的作用下，在光照条件下，NOx被还原成N2或被氧化成NO2和NO3-。光催化技术能利用太阳能在温和条件下实现污染物净化，二次污染小，并且太阳能作为众多可再生能源中最清洁的能源之一，其利用不会给环境带来任何污染，而且具有分布范围广、无需开采运输等特点，在低浓度NOx深度治理方面有广阔的应用空间。Bi系材料是光催化技术常用的催化剂。Dong等人利用水热反应制备的花状(BiO)2CO3在可见光照射下NO去除率可达到42％(JournalofHazardousMaterials，2011，195：346-354)；Ai等人利用溶剂热反应制备的BiVO4微米球在可见光照射下NO去除率可达到50％左右(AppliedSurfaceScience，2013，280，354-359)；Ding等人利用水热反应制备的Bi自掺杂Bi2MoO6在可见光照射下NO去除率可达到55％左右，降解产物主要为NO3-(AppliedCatalysisB-Environment，2016，182：316-325)；Dong等人利用溶剂热反应制备的BiOI微米球在可见光照射下NO去除率可达到60％左右，但催化过程中同时产生大量有毒NO2副产物，最终会达到100ppb以上(AppliedCatalysisB-Environment，2015，168：490-496)。BiOX作为Bi系材料中的一种新型半导体光催化材料近年来受到广泛的关注。BiOCl具有独特的层状结构，[Bi2O2]层和双氯原子层交替排列形成的分层结构能够有效地促进光生电子和空穴的分离，从而表现出良好的光催化活性。但BiOCl的本征光吸收在紫外区，由于紫外光在太阳光中所占比例很小，因此对太阳能的利用率低。目前利用BiOCl光催化去除NO的报道很少，其中主要通过负载金属后利用金属的等离子共振效应增强BiOCl对可见光的吸收。Dong等人利用两次水热反应制备的Bi负载的BiOCl纳米片在可见光照射下NO去除率最高可达到50％左右(JounalofCatalysis，2016，344：401-410)；Wang等人利用溶剂热反应制备的Bi负载的BiOCl微米球在可见光照射下NO去除率可达到67％左右，NO光催化去除过程中NO2生成量较大，反应选择性差(AppliedCatalysisB-Environment，2018，225：218-227)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种氨修饰氯氧铋微米球及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种氨修饰氯氧铋微米球，所述氨修饰氯氧铋纳米材料为有氨基修饰的氯氧铋微球，所述的氯氧铋微球由纳米片组装得到，氨基官能团均匀分布在氯氧铋微球表面。按上述方案，所述的氯氧铋微球粒径1～1.4μm，并且粒径均匀。本专利技术还提供上述氨修饰氯氧铋微米球的制备方法，以五水硝酸铋为铋源，以氯化铵为氯源和氨源，以乙二醇为溶剂，经溶剂热反应制备得到。按上述方案，所述制备方法具体步骤如下：1)将五水硝酸铋溶于乙二醇中，得到含铋溶液；2)将氯化铵溶于乙二醇中，得到氯化铵的乙二醇溶液；3)将步骤1)和步骤2)所得溶液按1：1的比例混合，搅拌均匀得到前驱体溶液；4)将步骤3)所得前驱体溶液转入反应釜中，经溶剂热反应，再后处理得到氨修饰氯氧铋纳米材料。按上述方案，步骤1)所述含铋溶液浓度为0.06-0.20mol/L。按上述方案，步骤2)所述氯化铵的乙二醇溶液浓度为0.06-0.20mol/L。按上述方案，步骤3)所述溶剂热反应条件为：140-180℃下反应12-24h。按上述方案，所述的后处理为用蒸馏水和无水乙醇洗涤，离心，收集离心产物，干燥。本专利技术还包括上述氨修饰氯氧铋纳米材料在光催化降解气态氮氧化物中的应用。按上述方案，具体应用方法为：在待降解样品中加入氨修饰氯氧铋微米球样品，在可见光照射下进行气态氮氧化物的降解去除。本专利技术利用溶剂热法制备具有微米球结构的氨修饰氯氧铋材料，利用氯化铵作为氯和氨的引入剂，氨修饰在微米球的表面，合成工艺简单，易于操作，能耗低，生产成本低，能够进行大规模生产；本专利技术提供的氨修饰氯氧铋微米球为由纳米片组装得到，实现了二维结构向三维结构的转变，更有利于获得大的比表面积和高的电子传输性能；同时其表面氨修饰一方面能够增强催化剂对可见光的吸收，另一方面能够增强催化剂对反应物的吸附，大大提高该催化剂的可见光催化性能，在温和的条件下即可利用太阳光大幅度提升NO的降解效率和选择性，二次污染小。在光催化，能源转换和环境治理等领域具有重要的研究意义和良好的应用前景。目前尚未见到关于溶剂热法制备氨修饰氯氧铋微米球材料及用于NO降解的专利报道。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的氨修饰氯氧铋纳米材料为纳米片组装得到的微球，在非金属的协助下即可增强其对可见光的吸收，具有良好的光催化NO降解效率和选择性性能，二次污染小，在环境治理领域具有良好的应用前景。2、本专利技术所用原料环保，生产过程无有害物质排放，能耗低，易于大规模生产。为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球的扫描电子显微镜图；图2为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球的扫描电子显微镜图；图3为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球的XRD图；图4为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球中氮元素的XPS图；图5为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球的Mapping图；图6为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球的DRS图；图7为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球在模拟太阳光的条件下NO去除率-时间曲线；图8为实施例2所制备的氨修饰氯氧铋微米球在模拟太阳光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨修饰氯氧铋微米球，其特征在于，所述氨修饰氯氧铋纳米材料为有氨基修饰的氯氧铋微球，所述的氯氧铋微球由纳米片组装得到，氨基官能团均匀分布在氯氧铋微球表面。

【技术特征摘要】
1.一种氨修饰氯氧铋微米球，其特征在于，所述氨修饰氯氧铋纳米材料为有氨基修饰的氯氧铋微球，所述的氯氧铋微球由纳米片组装得到，氨基官能团均匀分布在氯氧铋微球表面。2.根据权利要求1所述的氨修饰氯氧铋微米球，其特征在于，所述的氯氧铋微球粒径1～1.4μm，并且粒径均匀。3.一种权利要求1或2所述的氨修饰氯氧铋微米球的制备方法，其特征在于，以五水硝酸铋为铋源，以氯化铵为氯源和氨源，以乙二醇为溶剂，经溶剂热反应制备得到。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：1)将五水硝酸铋溶于乙二醇中，得到含铋溶液；2)将氯化铵溶于乙二醇中，得到氯化铵的乙二醇溶液；3)将步骤1)和步骤2)所得溶液按1：1的比例混合，搅拌均匀得到前驱体溶液；4)将步骤3)所得前驱体溶液转入反应釜中，经溶剂热...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾智慧，黄顺，曹雪梅，张礼知，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42