[发明专利]石墨烯负载氯氧化铋-碱式碳酸氧化铋光催化剂及其制法

说明书

一种石墨烯负载氯氧化铋‑碱式碳酸氧化铋光催化剂及其制法，属于光催化领域。该光催化剂包括石墨烯和BiOCl‑(BiO)₂CO₃光催化剂，BiOCl‑(BiO)₂CO₃光催化剂分布在石墨烯的表面。其制备方法为：先制备(BiO)₂CO₃，将氯化钾、柠檬酸和(BiO)₂CO₃溶于水中，然后与硝酸铋水溶液混合，60～90℃反应1～5h，将得到BiOCl‑(BiO)₂CO₃光催化剂和石墨烯溶液，在3～4MPa，于140～180℃反应1～5h，得到该光催化剂。该催化剂进一步抑制了BiOCl‑(BiO)₂CO₃电子空穴对的复合，也会改变BiOCl‑(BiO)₂CO₃聚合形貌，使BiOCl向着(001)取向生长。石墨烯负载Bi‑BiOCl‑TiO₂光催化剂光催化效率得到极大提高，最高可至99.2％。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种石墨烯负载氯氧化铋-碱式碳酸氧化铋光催化剂及其制法。

背景技术

环境污染问题是21世纪人类面临的重大挑战之一。一种崭新的净化技术，纳米光催化技术在室内空气污染治理中展现出了诱人的应用前景。这种净化技术的光催化过程是在常温常压下进行，具有高效率，低成本，对环境和人体无害等特点，是当前最先进的空气净化技术之一。碱式碳酸铋((BiO)₂CO₃)，作为一种典型的成员Aurivillius相关的氧化物家族，已成为光催化降解有机染料的热点。不幸的是，纯粹(BiO)₂CO₃光催化剂具有较宽宽禁带宽度。BiOCl晶体结构属干PbFCl型四方品系结构，空问群为P4nmm，对称性为D⁷_4h，其体结构参数为a＝b＝0.3891nm,c＝0.7369nm,c/a＝1.8939。其中的带隙为3.5ev，是紫外光响应的光催化剂。然而BiOCl的禁带宽度较大，导致对太阳能的利用率低，限制了BiOCl的应用。

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。近年来，石墨烯因为其高的表面积、透明性、导电性和与其他吸附剂良好的面接触性，作为一个高潜力的材料被越来越多的用于光催化领域，以提高材料的光催化性能。

发明内容

本发明解决的关键问题是，提供一种石墨烯负载氯氧化铋-碱式碳酸氧化铋光催化剂及其制法。该石墨烯负载氯氧化铋(BiOCl)-碱式碳酸氧化铋(BiO)₂CO₃光催化剂，该催化剂可进一步抑制了BiOCl-(BiO)₂CO₃电子空穴对的复合，同时也会改变BiOCl-(BiO)₂CO₃聚合形貌，使BiOCl向着(001)取向生长。与纯BiOCl光催化性能，石墨烯负载Bi-BiOCl-TiO₂光催化剂光催化效率得到极大提高，最高可至99.2％。

本发明的一种石墨烯负载氯氧化铋-碱式碳酸氧化铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备(BiO)₂CO₃溶液

(1)按配比，称量原料，将碳酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合物A；其中，按固液比，碳酸钠：十六烷基三甲基溴化铵：去离子水＝(3～3.5)g：(0.5～0.7)g：(45～50)mL；