[发明专利]尺寸可控棱柱状磷酸铋光催化剂的仿生合成方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种尺寸可控棱柱状磷酸铋光催化剂的仿生合成方法。

背景技术

光催化降解污染物作为一项高级氧化技术，用于环境修复极具应用前景，也得到了越来越多的关注。而光催化剂是这项技术的核心。在众多的半导体光催化剂中，TiO₂由于其生物惰性、强氧化性、低成本高效率、耐光腐蚀和化学腐蚀性以及强稳定性等特点被认为是最适合用于环境污染治理的光催化剂。但TiO₂仍有一些自身难以克服的缺点，如太阳光利用率低，光生空穴-电子的复合率高，分离回收困难。因此，开发新型的光催化剂成为光催化领域的一个重要研究方向。

近年来对BiPO₄光催化活性的研究逐渐增多，BiPO₄表现出很高的紫外光催化活性。光催化剂的晶相结构、形貌尺寸等是影响其紫外光催化活性的主要因素，而这些又与其合成方法和制备条件有着密不可分的关系。而通常的BiPO₄制备的方法有共沉淀法，水热法和固相法等，这些常规方法对于控制BiPO₄的形貌和尺寸比较困难。溶剂热法或者常用的有机物诱导法可以制备出具有一定形貌的光催化剂，但由于过程使用有机溶剂或有机试剂，增加制备成本，还会给环境带来压力，因此寻找一种简单、易操作、环境友好且形貌尺寸可控的磷酸铋光催化剂的合成方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种尺寸可控棱柱状磷酸铋光催化剂的仿生合成方法，该方法简单易行，环境友好，所制得的棱柱状磷酸铋光催化剂具有较高的光催化活性。

本发明的技术方案为：一种棱柱状磷酸铋光催化剂的仿生合成方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将五水合硝酸铋溶于摩尔浓度为1mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后，加入明胶，继续搅拌2h，得到混合溶液，其中加入明胶的质量与五水硝酸铋的质量之比为1:1-10；（2）向步骤（1）得到的混合溶液中加入与五水合硝酸铋等摩尔量的磷酸二氢钠，搅拌0.5h，再以氨水调节体系pH=1-7，继续搅拌0.5h，转入水热反应釜中于140-210℃水热反应6-24h，离心分离，洗涤，60℃真空干燥12h，即制得棱柱状磷酸铋光催化剂。

本发明与采用其它方法制备的磷酸铋光催化剂相比具有以下优点：（1）避免了在有机溶剂中或者在有机试剂和水的混合溶剂中合成，同时也避免了使用对环境有害的有机试剂来调变颗粒的尺寸，因而是一种成本低廉、环境友好的合成方法；（2）仅通过单独调变加入明胶的量或者单独调变体系pH值或者单独调变水热反应温度或者单独调节水热反应时间均可实现对棱柱状磷酸铋光催化剂颗粒尺寸的调变，简单易行。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的棱柱状磷酸铋光催化剂1的扫描电镜图，图2是本发明实施例1制备的棱柱状磷酸铋光催化剂1对罗丹明B的降解曲线。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将3份1.455g（3mmol）五水合硝酸铋分别溶于3份摩尔浓度为1mol/L的硝酸溶液中，搅拌均匀后，分别加入0.15g、0.75g和1.5g的明胶，继续搅拌2h，得到3份混合溶液；向上述3份混合溶液中均加入0.468g（3mmol）磷酸二氢钠，搅拌0.5h，再以氨水调节体系pH值均为1，继续搅拌0.5h，转入水热反应釜中于180℃水热反应24h后，离心分离，洗涤，60℃真空干燥12h，即制得棱柱状磷酸铋光催化剂1，2，3。其中棱柱状磷酸铋光催化剂1长为1.81μm，直径为0.44μm，长径比为4.11，棱柱状磷酸铋光催化剂2长为1.50μm，直径为0.75μm，长径比为2，棱柱状磷酸铋光催化剂3长为1.2μm，直径为1.0μm，长径比为1.18。在其它条件相同的情况下，随着明胶加入量的增大，得到的棱柱状磷酸铋光催化剂的长越来越小，而直径越来越大，长径比越来越小。图1是本实施例制备的棱柱状磷酸铋光催化剂1的扫描电镜图，由图可以看出制得的磷酸铋光催化剂1呈棱柱状。

实施例2