一种纳米片层堆叠的可控花状制造技术

一种纳米片层堆叠的可控花状

【技术实现步骤摘要】
一种纳米片层堆叠的可控花状BSOCB光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化剂
，特别涉及一种纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]光催化技术可以有效解决环境污染中的污水处理问题，同时也是一种开发
、
利用太阳能的技术
。
铋系半导体普遍具有良好的光催化性能，其合适的禁带宽度和特殊的层状结构使其具有宽的可见光响应范围和良好的物理及化学稳定性，成为光催化领域的一大研究热点
。
[0003]目前铋系光催化材料的表面积和活性位点都有所限制，较难同时实现具有优异的光吸收能力和较高的光生载流子分离和迁移效率
。
通过将表面活性剂进入硅酸铋光催化剂，一方面借助表面活性剂
CTAC
和
CTAB
协同作用，构建可控带隙和形貌的异质光催化剂，获得高性能的可控花状
BSOCB
光催化剂，使得其表面积增大
、
活性位点增多，以此提升其光催化效果；另一方面显著改善异质材料的表面亲水亲油性质，改善催化材料与有机染料和抗生素等之间的相溶性，以提高催化效率
。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于利用
CTAB
和
CTAC
的共同作用，提供一种纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂及其制备方法
。
该方法工艺简单
、
设备要求简单，制得的材料分散性好，所得复合光催化剂粒径分布均匀，具有更小更薄的片状结构，具有更多活性位点，该结构能够有效提高对光的利用率，提高光催化活性
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，在去离子水与无水乙醇的混合溶剂中加入络合剂
、
硝酸铋和正硅酸乙酯反应
1h
～
3h
，再加入分散剂至完全溶解后得到前驱体溶液；
[0008]步骤2，将前驱体溶液蒸发
、
干燥得到干凝胶，将所述干凝胶以
500℃
～
1000℃
热处理
2h
～
8h
，研磨制得
BSO
异质光催化剂；
[0009]步骤3，将
0.1g
～
0.5g
所述
BSO
异质光催化剂加水搅拌形成悬浮液，并调节
pH
至1～2；
[0010]步骤4，分别配置
CTAC
和
CTAB
溶液，两者浓度均为
10g/L
～
20g/L
，将二者按照体积比
1:1
～
4:1
进行混合制备
CTAX
溶液，取
5mL
～
8mL
的
CTAX
溶液加入所述悬浮液中，搅拌后离心干燥，得到纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂
。
[0011]在一个实施例中，所述步骤1，混合溶剂中，去离子水与无水乙醇的体积比为
4:7。
[0012]在一个实施例中，所述步骤1，所述络合剂为柠檬酸；所述分散剂为柠檬酸和
/
或聚乙二醇，所述聚乙二醇为聚乙二醇
400
和
/
或聚乙二醇
6000
，当分散剂为混合物时，配比任意
。
[0013]在一个实施例中，所述络合剂用量为
0.05mol
～
0.10mol
，所述混合溶剂用量为
5mL
～
15mL
，所述硝酸铋的用量为
0.005mol
～
0.010mol
，正硅酸乙酯的用量以摩尔比
Bi:Si
＝
6:1
为标准，分散剂的用量为
1g
～
5g。
[0014]在一个实施例中，所述步骤2，将前驱体溶液在
50℃
～
100℃
水浴锅中搅拌蒸发至凝胶状后，将凝胶在
100℃
～
200℃
下干燥
5h
～
10h
至干凝胶，将得到的干凝胶置于马弗炉中进行所述热处理后研磨制得
BSO
异质光催化剂
。
[0015]在一个实施例中，所述步骤3，将
0.1g
～
0.5g
硅酸铋粉末加入
20mL
～
50mL
去离子水中，搅拌形成悬浮液，加入
100
μ
L
～
500
μ
L
硝酸调节
pH
至1～2，酸化
20min
～
30min。
[0016]在一个实施例中，所述步骤4，随着
CTAC
含量的逐渐增加，所得的
BSOCB
呈现出在切片之间垂直相交的花朵形状
。
[0017]本专利技术还要求保护采用所述的制备方法制备得到的纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂，该纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂可用作净化化工废水的催化剂
。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0019]1、
有效利用
CTAX
的共同作用，
CTAX
能够促进早期反应的发生，使
Bi
3+
和
Si
4+
能够被均匀地分布到网络结构，为热处理过程提供了良好的条件，形成具有良好结晶性的硅酸铋粉末
。
同时，反应过程中，
CTAC
作为一种尺寸分散剂，使粉体片状颗粒粒径尺寸明显进一步减小，棱角由尖锐变得圆润，且紧密堆积成堆，表面更加光滑；
CTAB
作为一种形态分散剂，使光催化剂能够在原始椭球状硅酸铋形态的基础上向外生长纳米片，使得沿
(110)
方向生长的
BiOCl
的量逐渐增加，所得
BSOCB
呈现出在切片之间垂直相交的花朵形状
。
另外，加入
CTAB
和
CTAC
使样品出现新的晶面取向生长，促使催化剂多维向生长，且硅酸铋粉体由纳米尺寸单元组成，从而有效提高了硅酸铋光催化剂的表面积和活性位点，使之对不同污染物的光催化效果得到提升
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在去离子水与无水乙醇的混合溶剂中加入络合剂
、
硝酸铋和正硅酸乙酯反应
1h
～
3h
，再加入分散剂至完全溶解后得到前驱体溶液；步骤2，将前驱体溶液蒸发
、
干燥得到干凝胶，将所述干凝胶以
500℃
～
1000℃
热处理
2h
～
8h
，研磨制得
BSO
异质光催化剂；步骤3，将
0.1g
～
0.5g
所述
BSO
异质光催化剂加水搅拌形成悬浮液，并调节
pH
至1～2；步骤4，分别配置
CTAC
和
CTAB
溶液，两者浓度均为
10g/L
～
20g/L
，将二者按照体积比
1:1
～
4:1
进行混合制备
CTAX
溶液，取
5mL
～
8mL
的
CTAX
溶液加入所述悬浮液中，搅拌后离心干燥，得到纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂
。2.
根据权利要求1所述纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1，混合溶剂中，去离子水与无水乙醇的体积比为
4:7。3.
根据权利要求1所述纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1，所述络合剂为柠檬酸；所述分散剂为柠檬酸和
/
或聚乙二醇，所述聚乙二醇为聚乙二醇
400
和
/
或聚乙二醇
6000
，当分散剂为混合物时，配比任意
。4.
根据权利要求1或2或3所述纳米片层堆叠的可控花状
BSOCB
光催化剂的制备方法，其特征在于，所述络合剂用量为
0.05...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍媛婷，刘天乐，关梦瑶，高瑞华，薛云龙，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：