[发明专利]一种纳米片状氟化铋薄膜的电化学制备方法及其应用

说明书

一种纳米片状氟化铋薄膜的电化学制备方法及其应用，属于Bi基薄膜光催化材料研发、太阳能光催化剂固定化技术、有机污染物处理技术领域，可解决现有薄膜固定化技术复杂或能耗较高的问题，以Bi板作为阳极，石墨作阴极，氟化铵浓度为0.5%～1.5%的不同体积比乙二醇和蒸馏水的混合溶液作电解质，常温常压下在Bi板原位生长纳米片状BiF₃薄膜，是一种简单经济可行的纳米片状Bi基催化剂薄膜固定化技术。本发明应用于罗丹明B的光催化降解，过程环保、工艺简单、易于操作、重复性强和周期短。

技术领域

本发明属于Bi基薄膜光催化材料研发、太阳能光催化剂固定化技术、有机污染物处理技术领域，具体涉及一种纳米片状氟化铋薄膜的电化学制备方法及其应用。

背景技术

随着人类社会生活的快速进步与现代化工业的迅速发展，生活环境逐步面临着气液固污染物的危害，有效控制环境污染和资源环保利用已成为人类社会面临和亟待解决的重大问题之一。然而，太阳能光催化氧化技术利用可再生清洁资源太阳能处理有机污染物，因其具有能源便利、反应简单、深度矿化和无二次污染等优点而备受广泛关注。

新型高效光催化材料的研发与固定化是实现太阳能光催化氧化技术工业化的关键问题之一。研究发现，氟化铋（BiF₃）具有较高的价带位置，易形成较多的强氧化性羟基自由基，且F元素具有较高的电负性，可产生电子诱导效应，进而有利于光生电子-空穴对的有效分离，加之简单水浴沉淀法即可得到具有优异紫外光光催化性能的纳米BiF₃粉体催化剂，成为Bi基光催化材料的新星(J. Mol. Catal.: Chem. 401 (2015) 35-40）。为了进一步提高其光吸收能力和光催化性能，2017年，Yang等人采用水热法制备了BiOCl/BiF₃粉体复合光催化剂，其光催化降解2-硝基苯酚速率是纯BiOCl和BiF₃的5.3和5.8倍（Appl.Cataly.: Environ. 205 (2017) 412-420）。但是，粉体光催化剂普遍存在易团聚、分散性差、固液分离难且不易回收循环利用等缺陷，进而研究者普遍采用负载技术和薄膜固定化解决上述问题。但现有薄膜固定化技术复杂或能耗较高而且针对BiOF的薄膜固定化制备技术却至今未曾报道。

发明内容

本发明为了解决现有薄膜固定化技术复杂或能耗较高的问题，提供一种纳米片状氟化铋薄膜的电化学制备方法及其应用。

本发明采用如下技术方案：

一种纳米片状氟化铋薄膜的电化学制备方法，包括如下步骤：

第一步，配制电解质溶液，按体积比为1:20-20:1的比例分别量取乙二醇和蒸馏水，配置为100-300mL的混合溶液A，称取1-4.57g NH₄F加入到上述混合溶液A中，充分搅拌使其完全溶解，配置成氟化铵浓度为0.5%～1.5%的溶液B；

第二步，打磨Bi板，采用磨砂纸打磨Bi板至光滑，并分别用乙醇和水将打磨后的Bi板冲洗干净，待用；

第三步，制备BiF₃薄膜，将第二步的Bi板作阳极，石墨作阴极，阴阳电极距离为2～8 cm，溶液B作为电解质，在30～60 V电压下沉积0.5～3 h后，将Bi板取出自然晾干，即得纳米片状BiF₃薄膜。

所述Bi板的尺寸为4 cm×1.5 cm×0.5 cm。

所述磨砂纸为400目的磨砂纸。

一种氟化铋薄膜应用于罗丹明B的光催化降解。

本发明以Bi板作为阳极，石墨作阴极，氟化铵浓度为0.5%～1.5%的不同体积比乙二醇和蒸馏水的混合溶液作电解质，常温常压下在Bi板原位生长纳米片状BiF₃薄膜，是一种简单经济可行的纳米片状Bi基催化剂薄膜固定化技术。