[发明专利]一种氟氧铋薄膜的电化学制备方法及其应用

说明书

一种氟氧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、光解水制氢领域，可解决现有薄膜固定化技术复杂或能耗较高的问题，以Bi板为阳极，石墨为阴极，氟化铵浓度为1.5%～4.8%的不同体积比乙二醇和蒸馏水的混合溶液作电解质，通过电化学方法，常温恒电压下在Bi板上原位生长制备了BiOF薄膜，形成一种简易可行的Bi基催化剂薄膜固定化技术。本发明应用于双酚A的降解以及光催化分解水制氢，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、光解水制氢领域，具体涉及一种氟氧铋薄膜的电化学制备方法及其应用。

背景技术

20世纪90年代以来，环境污染的控制和治理成为人类社会面临和亟待解决的重大问题之一。太阳能光催化氧化技术是一种利用可再生清洁资源太阳能处理有机污染物的新型技术，此技术因其能源便利、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，BiOF作为一种直接带隙半导体，属于PbFCl型四方晶系结构，其双F^-离子层和[Bi₂O₂]²⁺层交替排列构成的层状结构，加之F元素较高的电负性可产生电子诱导效应，进而有利于促使电子与空穴对有效的分离，且简单水浴沉淀法即可得到具有优异光催化性能的纳米BiOF粉体催化剂，故此种催化剂成为Bi基光催化材料的新星（Mater. Let.201 (2017) 35-38）。

粉体光催化剂具有比表面积大，催化活性好等优点，但是在实际应用方面存在固有的劣势，如易团聚、分散性差、固液分离难且不易回收循环利用等缺陷，故而近几年来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，提供一种氟氧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：

一种氟氧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1.5-10g 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1.5%～4.8%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BiOF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作为电解质溶液，在60～80 V电压下沉积0.5～3 h后，将Bi板取出自然晾干，即得BiOF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。

一种氟氧铋薄膜应用于双酚A的降解以及光催化分解水制氢。

本发明以Bi板为阳极，石墨为阴极，氟化铵浓度为1.5%～4.8%的不同体积比乙二醇和蒸馏水的混合溶液作电解质，通过电化学方法，常温恒电压下在Bi板上原位生长制备了BiOF薄膜，形成一种简易可行的Bi基催化剂薄膜固定化技术。其目的在于通过简单的操作，在Bi板上原位生长具有优异太阳能光催化性能的BiOF薄膜，从而达到样品易重复之目的，进而实现易于工业化的新型光催化薄膜和固定化技术，并推广应用于其他Bi基薄膜材料的制备，为推进太阳能光催化氧化技术的实际应用奠定良好基础。