[发明专利]一种铋碘杂化材料的合成及用于制备BiOI纳米片

说明书

一种铋碘杂化材料的合成及用于制备BiOI纳米片。本发明的目的在于合成一种铋碘杂化材料，该材料可直接用于水解制备BiOI纳米片。以碘化铋、2‑氨基苯并噻唑为反应原料，采用乙醇和氢碘酸的混合液作为反应物和溶剂，在溶剂热条件下制备铋碘基杂化物(Habtz)BiI₄，其中abtz=2‑氨基苯并噻唑。铋碘杂化材料的制备简单，原料价格低廉，产率高。该杂化材料作为前驱体，在蒸馏水中无需加入其它反应原料，也无需调节反应pH值即可实现快速水解，实现BiOI纳米片的简单和高效制备。

技术领域

本发明涉及一种杂化材料，特别是涉及一种铋碘杂化材料(Habtz)BiI₄的合成及水解制备BiOI纳米片的应用，其中abtz = 2-氨基苯并噻唑。

背景技术

无机-有机杂化物是通过有机组分和无机组分在分子水平上自组装而形成的一类化合物，因有机组分可以灵活搭配选择，使得杂化材料的结构非常丰富，且可以在一定程度上进行结构和性能的调控。杂化材料中有机阳离子的选择会很大程度影响制备杂化材料的水稳定性，一般而言，以亲水性有机阳离子制备的杂化物具有较弱的水稳定性，相反以疏水性有机阳离子制备的杂化物具有较强的水稳定性。无机BiOI是一种新型半导体材料，具有良好的紫外和可见光吸收，引其具有优异的光催化性能而备受广泛关注。BiOI是一种具有高度各项异性的，具有层状结构的无机半导体材料。结构中，双I^–离子层和铋氧层交替排列，具有独特的内部电场以及合适的禁带宽度，故表现出优异的可见光催化性能。传统BiOI的制备方法有水解法、沉淀法，高温固相法、水热法、溶剂热法等。这些传统的方法的起始原料都不止一种，如采用含铋无机盐与KI或HI混合，甚至需要调节反应体系的pH值等，具有操作条件相对复杂，过程相对繁琐，反应条件不易控制等缺点。

因此寻找BiOI的简单、方便、高效的制备方法，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于合成一种铋碘杂化材料，以此铋碘杂化材料为前驱体通过水解法制备BiOI纳米片的操作简单、方便；在蒸馏水中可一步水解产生，无需其它物质参与，也无需调节体系的pH值；制备的BiOI纳米片形状好，产率高。

本发明包括如下技术方案。

1. 一种铋碘杂化材料(Habtz)BiI₄，其中abtz = 2-氨基苯并噻唑，其特征在于：该化合物为三斜晶系，结晶于空间群为P–1，单胞参数为a = 7.73(1) Å, b = 10.05(1) Å,c = 11.62(1) Å,α= 86.25(1) º, β = 76.78(2) º，γ = 68.66 (1) º, 单胞体积V =818.46 (11) ų。

2. 一种权利要求1的铋碘杂化材料的制备方法，其特征在于：以碘化铋和2-氨基苯并噻唑为反应原料，摩尔比为1：1，准确称取相应质量的固体反应物，加入乙醇和氢碘酸的混合液，升温至120 ℃，恒温3天，然后降至室温。

3. 一种权利要求1的铋碘杂化材料的用途，其特征在于：该杂化物在水中直接水解，无需加入其它反应物，也无需调节反应体系酸碱度，即可实现单一材料水解制备无机BiOI纳米片。

具体实施方式

我们选择BiI₃、2-氨基苯并噻唑为反应原料，采用乙醇和氢碘酸的混合溶液作为反应溶剂，在溶剂热条件下得到无机-有机杂化物(Habtz)BiI₄的橙色块状单晶。我们测得该铋碘基杂化材料的晶体结构。结构中Bi原子采取六配位的八面体结构，相邻的(BiI₆)八面体通过共边连接形成(BiI₄)^–阴离子链。2-氨基苯并噻唑中的氨基N原子发生原位质子化反应生成(Habtz)⁺阳离子，用于平衡铋碘阴离子链的负电荷。