本发明专利技术涉及一种BiOI-石墨烯可见光催化剂及其制备方法，属于无机材料合成和光催化技术领域。BiOI和石墨烯均呈薄片状，石墨烯的质量百分数为1.0%-3.0%。首先将氧化石墨超声分散在乙醇中；再在搅拌下加入一定量的碘化钠或碘化钾水溶液和硝酸铋的冰醋酸溶液；将上述悬浮液转移到聚四氟乙烯衬垫的高压反应釜中，在120-150℃下晶化反应6-12h；得到的固体产物经过滤，洗涤，干燥，最终制得BiOI-石墨烯复合光催化剂。本发明专利技术的制备方法，环境友好，工艺简单。制备的BiOI-石墨烯催化剂具有很高的可见光催化活性，在利用太阳能光催化分解有机污染物中治理技术有潜在的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于无机材料合成和光催化
技术介绍
近年来，能源短缺和环境污染日益成为威胁人类生存与健康的重大问题。光催化技术是一种以半导体为催化剂利用太阳能降解有机环境污染物的绿色环境治理新技术。TiO2化学性能稳定、无毒、价廉，是目前最常用的半导体光催化剂，但TiO2光催化剂能带较宽(Eg = 3.2 eV)，仅能被太阳光中的紫外光激发(占太阳能的3. 8 %)，不能利用太阳光中的可见光，使得其太阳能利用率低，严重阻碍了其大规模商业化推广。因此，研制可见光响应的光催化剂是提高太阳能利用率并最终实现光催化技术产业化应用的关键。 碘氧化铋(BiOI)是一种新型的可见光催化剂，其禁带宽度为I. 77 eV，可利用大部分可见光进行激发，降解效果明显，在工业应用中潜力巨大。但是，单种BiOI光催化剂的吸收波带较窄，其光催化性能尚有待于进一步提高。目前，对BiOI的改性研究较少，如Wang等曾制备了 BiOBr-BiOI复合物，结果表明复合物的光催化性能要高于单一的BiOI(Catal. Commun. 2008, 9，8-12)。Zhang 等将 TiO2 和 BiOI 复合，制备的 Bi0I/Ti02 异质结催化剂在2 h内对甲基橙的降解率高达95%，而单一的BiOI的降解率仅为2% (J. Phys.Chem. C. 2009，113，7371-7378)。此外，通过 BiOI 与 ZnO ( J. Phys. Chem. C，2011，115，20555-20564 ) >Bi203 (Catal. Commun. , 2011, 12，660-664)的复合或贵金属的表面改性(AppI. Catal. B: Environ. , 2012, 111-112，271- 279)均能极大提高 BiOI 的光催化性能。石墨烯是近几年被发现的一种新的碳的同素异形体，它是由Sp2杂化的单层碳原子组成的蜂窝状二维晶体，具有优异的力学、热学、光学和电学性能以及超大的比表面积。将石墨烯与半导体光催化剂复合能有效降低光催化剂的电子-空穴复合率，同时能增加光催化剂对污染物的吸附能力。因此，将石墨烯与BiOI进行复合对进一步提高BiOI的光催化性能具有积极意义。但到目前为止，还未见有BiOI-石墨烯复合可见光催化剂的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种BiOI-石墨烯复合可见光催化剂及其制备方法。本专利技术一种BiOI-石墨烯复合可见光催化剂，其特征在于，由BiOI和石墨烯组成，BiOI和石墨烯均呈薄片状，石墨烯的质量百分数为1.0 %-3.0 %。本专利技术一种制备BiOI-石墨烯复合光催化剂的方法，其特征在于，具有以下的制备过程和步骤 (a)将0.007-0. 022 g氧化石墨分散至15-25 ml乙醇中，充分超声1_2 h，得到氧化石墨烯的悬浮液；(b)室温下，将0.002 mo I的硝酸铋溶解于3-10 ml的冰醋酸中，再在搅拌下加入0. 002mo I的碘化钠或碘化钾和10-50 ml去离子水； (c)将步骤(a)所得悬浮液缓慢滴加到步骤(b)所得溶液中； (d)将步骤(c)所得溶液搅拌2h后，转移到聚四氟乙烯衬垫的高压反应釜中，在120-150 °C下晶化反应6-12 h ； (e)得到的固体产物经过滤，洗涤，干燥后得BiOI-石墨烯复合可见光催化剂。本专利技术与现有技术相比，具有以下显著优点 1、在一步法水热合成过程中，氧化石墨烯的还原和BiOI晶体的形成同时完成，制备工艺简单； 2、不需要使用其它化学还原剂，制备过程经济环保； 3、制备的BiOI-石墨烯催化剂有很高的可见光催化活性，在利用太阳能光催化分解有机污染物处理技术中具有潜在的应用价值。附图说明图I为实施例1、2、3的X射线衍射(XRD)图。图2为实施例I的高分辩透射电镜(HRTEM)图。图3为实施例I、2、3的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱。图4为实施例1、2、3制备的光催化剂的光催化性能曲线。具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例详细叙述于后。实施例I(1)将0.014g氧化石墨分散在20 ml乙醇中，超声I h，得到氧化石墨烯的悬浮液； (2)室温下，将0.9701g硝酸铋溶解于5ml冰醋酸中，再在搅拌下加入0. 2998 g碘化钠和40 ml去离子水； (3)将步骤(I)所得悬浊液缓慢滴加到步骤(2)所得溶液中； (4)将步骤(3)所得溶液搅拌2h后，转移到聚四氟乙烯衬垫的高压反应釜中，在120°C下晶化反应6 h ； (5)得到的固体产物经过滤，洗涤，干燥，得到石墨烯含量为2.0wt.%的BiOI-石墨烯复合可见光催化剂。XRD分析结果参见图1，图中所有衍射峰对应的均是四方相的BiOI (JCPDS10-0445)，在2 0 =10. 7°处的氧化石墨的特征衍射峰消失，说明水热反应在生成BiOI的同时，有效地将氧化石墨还原成石墨烯。图2的HRTEM结果显示，BiOI和石墨烯均呈薄片状，且两片层间接触紧密。样品的紫外-可见吸收光谱(图3)结果表明，BiOI与石墨烯复合后，明显增加了对可见光的吸收。制备的复合光催化剂在4 h内对甲基橙的可见光降解率达88%，是纯BiOI的3. 2倍(图4)。实施例2 操作过程除以下不同外，其余同实施例I。将0. 007g氧化石墨分散在20 ml乙醇中，超声I h。最终制得石墨烯含量为I. 0wt. %的BiOI-石墨烯复合可见光催化剂。样品的XRD结果参见图1，紫外-可见吸收光谱参见图3，光催化性能参见图4。实施例3 操作过程除以下不同外，其余同实施例I。将0. 022g氧化石墨分散在20 ml乙醇中，超声I h。石墨烯含量为3. 0 wt. %的BiOI-石墨烯复合可见光催化剂。样品的XRD结果参见图1，紫外-可见吸收光谱参见图3，光催化性能参见图4。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种BiOI-石墨烯复合可见光催化剂，其特征在于，由BiOI和石墨烯组成，BiOI和石墨烯均呈薄片状，石墨烯的质量百分数为1.0 %-3. 0 %。2.一种制备BiOI-石墨烯复合可见光催化剂的方法，其特征在于，具有以下的制备过程和步骤 (a)将0.007-0.022 g氧化石墨分散至15-25 ml乙醇中，充分超声1_2 h，得到氧化石墨烯的悬浮液； (b)室温下，将0.002m...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红，曹巍然，苏芸，陈振，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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