[发明专利]一种高性能卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料的制备方法及其催化应用

说明书

本发明公开了一种高性能卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料的制备方法及其催化应用；其中包括，溶解铋盐、氯化盐，再加入铁盐，搅拌均匀，得混合金属盐溶液，其中，所述铋盐和所述氯化盐中溶质的摩尔比为1：1；待上述混合金属盐溶液反应后，抽滤、洗涤和干燥，研磨得到铁掺杂氯氧化铋；将氧化石墨置于去离子水中超声分散均匀，得到氧化石墨水溶液；将制备得到的铁掺杂氯氧化铋分散于氧化石墨烯溶液中搅拌均匀，得到混合反应体系；待溶剂热反应后，抽滤、洗涤、干燥研磨，即得卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料。本发明所制备的纳米复合材料中石墨烯与Fe/BiOCl各组分之间具有良好的协同效应，从而增加了复合物材料的光催化降解环丙沙星性能。

技术领域

本发明属于光催化降解技术领域，具体涉及到一种高性能卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料的制备方法及其催化应用。

背景技术

近年来，随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，已成为全球亟待解决的热点问题。因此，迫切需要开发一种高效的“绿色”技术来遏制环境污染带来的威胁和伤害。光催化技术凭借着可利用太阳能在室温下发生反应、能深度氧化、没有二次污染等优势而脱颖而出，被认为是解决未来污染问题的最有效和“绿色”的策略之一。半导体光催化技术可以有效地利用太阳能将有机物彻底分解为CO₂和水等无机小分子，无二次污染；同时利用光催化技术还可以直接将水分解来制备清洁能源氢气，从而在根本上解决能源短缺和环境污染这两大难题。

目前，使用最广泛的光催化材料是半导体材料，它具有光催化效率高、成本低且化学稳定性高的特点。其中，氯氧化铋(BiOCl)作为一种新型层状三元氧化物半导体，由双Cl板交错的[Bi₂O₂]板的四方分层结构构成，具有独特的光电性能和优异的光催化性能，受到越来越多的关注。然而，单独的BiOCl因带隙宽而太阳光利用率低，以及在光催化反应过程中光生电子-空穴对易复合，而使得其应用受到极大限制。因此提出行之有效的策略来改善BiOCl的光催化性能是很有必要的。通过改进制备方法、掺杂负载、构建异质结等技术，可以有效提高BiOCl材料的可见光吸收性能或抑制光生电子和空穴的复合，从而进一步提高其光催化性能。这些方法都起到了一定的提高光催化效果的作用，但对可见光的反应活性以及稳定性仍然不能满足实际需要。

通过阅读相关文献发现:石墨烯具有独特的二维结构，大的比表面积以及高的载流子迁移率和化学稳定性，不仅能增强吸附能力，还能加速电子-空穴对的分离并调节光吸收的范围和强度，是很好的供选择材料。因此，结合Fe掺杂和石墨烯各自不同的优势，有理由期望制备出Fe掺杂和石墨烯负载共同修饰BiOCl的复合光催化剂，进一步提高BiOCl的光催化性能。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有方法中存在的不足，提供一种高性能卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种高性能卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括，

在铋盐、氯化盐溶液中加入铁盐，搅拌均匀得混合金属盐溶液，其中，所述铋盐和所述氯化盐中溶质的摩尔比为1：1；

将所述混合金属盐溶液热反应后，抽滤、洗涤，干燥研磨得到铁掺杂氯氧化铋，其中，热反应温度为160℃，时间为12h；

将氧化石墨置于溶剂中超声分散均匀，得到氧化石墨溶液；

将所述铁掺杂氯氧化铋分散于氧化石墨烯溶液中，搅拌均匀，得到混合反应体系，溶剂热反应后，抽滤、洗涤、干燥，研磨即得卤氧化铋/石墨烯纳米复合材料。