[发明专利]一种可见光光催化剂BiOCl纳米片的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光催化剂的制备技术，特别是一种可见光光催化剂BiOCl纳米片的制备方法及应用。 

背景技术

近年，半导体光催化作为一种绿色技术在解决环境问题和提供可再生能源方面获得了广泛的关注。光催化降解有机污染物具有无毒、高效、价廉等优点，有望成为高效节能的环境污染治理的新方法。尤其是BiOCl半导体材料，表现出独特的层状结构、电子特性、光学性质以及良好的光催化活性和稳定性，引起光催化领域国内科学家的极大关注。 

决定催化剂催化性能的因素有很多，诸如半导体的电子结构、光吸收特性、材料比表面积、不同暴露镜面、晶格缺陷等。决定半导体材料光催化能力的一个主要因素是其表面物理化学性质，不同晶面的晶面能化学吸附特性，决定了界面间物质的电子迁移和能量传递，并因此控制着光催化剂表面的氧化还原反应的选择性反应速率和过电势差，因此催化剂材料的暴露晶面对光催化效率起着关键作用。晶面能较高的表面拥有较多的活性位点，因而表现出较强的催化能力。同一形貌的催化材料改变其合成方法可能合成出具有不同生长取向的光催化材料，并且二者往往具有不同的光催化活性。因此，探索能够形成不同取向的实验方法显得十分重要。另外，目前实验室合成BiOCl多研究其降解罗丹明B等染料的光催化活性。对双酚A的光降解活性并不多见，而双酚A广泛存在于多种塑料制品中，有实验表明双酚A具有毒性，能够干扰内分泌系统，甚至诱发癌症，对人类健康造成危害，因此对双酚A降解的研究具有重要意义。 

本实验通过改变实验条件成功制备了两种不同生长取向的BiOCl纳米片材料，两者尺寸均为纳米级别并且两种材料对内分泌干扰物双酚A显示出不同的降解效果。 

本专利通过取向控制合成，成功地制备了不同生长取向的纳米片状氯氧化铋，并且测试了其对双酚A的降解效果，两者均显示出很好的效果，并且不同取向的BiOCl纳米片对双酚A的降解效果也并不相同。 

发明内容

本专利的目的是针对上述存在问题，提供一种可见光光催化剂BiOCl纳米片 的制备方法及应用，该BiOCl纳米片的制备采用水热法合成，工艺简单、反应条件较温和且重复性较好，通过改变实验条件即可实现不同取向生长，制备出不同取向的BiOCl光催化剂为纳米片状，其对双酚A具有较高的催化活性。 

本发明的技术方案： 

一种可见光光催化剂BiOCl纳米片的制备方法，以聚乙二醇10000、柠檬酸钠为模板，采用水热法合成，步骤如下： 

1)将Bi(NO3)3﹒5H2O溶于去离子水中，搅拌得到溶液A； 

2)将NaCl溶于无水乙醇中，搅拌得到溶液B； 

3)在强力搅拌下，将上述溶液B逐滴加入到溶液A中，然后加入聚乙二醇10000和柠檬酸钠模板剂，搅拌30min，得到混合液； 

4)将上述混合液转移到聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，180℃水热条件下恒温反应24h； 

5)反应结束后得到白色沉淀，分别用去离子水和无水乙醇洗涤2-3遍，将得到的产物自然风干，即可制得目标物BiOCl纳米片光催化剂。 

所述步骤1)中溶液A的浓度为0.9-1.5g/15mL，所述步骤2)中溶液B的浓度为0.11-0.18g/15mL，当溶液A和溶液B的浓度同时选用高端浓度或同时选用低端浓度时呈现不同生长取向。 

所述步骤2)中溶液B的浓度为0.11-0.18g/15mL，当溶液B的浓度分别选用高端浓度和低端浓度时呈现不同生长取向。 

所述步骤3)中溶液A与溶液B的用量按Bi元素与Cl元素计摩尔比为1:1，聚乙二醇10000、柠檬酸钠模板剂与Bi(NO3)3﹒5H2O的质量比为0.3：0.29：0.9-1.5。 

一种所制备的可见光光催化剂BiOCl纳米片的应用，用于催化降解双酚A。 

本发明的优点是：该制备方法采用水热法合成，工艺简单、反应条件较温和且重复性较好，当溶液A和溶液B的浓度分别选用高端浓度和低端浓度时呈现不同生长取向并制得具有不同生长取向的纳米片，纳米片较小且厚度较薄，对双酚A的降解效果较好，尤其是当溶液A和溶液B的浓度选用高端浓度时，制得的纳米片在500W氙灯照射下9个小时内可降解20mg/L双酚A，具有显著的降解技术效果。 

附图说明

图1为制备的材料a和材料b的BiOCl光催化剂的XRD图谱。 

图2(a)、(b)分别为制备的材料a和材料b的BiOCl光催化剂的扫描电镜图谱。