[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

摘要

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％。

主权项

1.一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，其特征在于，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；(2)按配比，称量原料，将硝酸铋和柠檬酸，溶于硝酸水溶液中，搅拌均匀，得到混合物B；其中，按固液比，硝酸铋：柠檬酸：硝酸水溶液＝(1.7～2)g：(0.5～0.6)g：(45～51)mL；(3)将混合物A和混合物B混合，搅拌均匀，得到含(BiO)2CO3的混合物，其中，按摩尔比，混合物A中CO32‑：混合物B中Bi3+＝1:(2～2.5)；步骤2：清洗干燥将含(BiO)2CO3的混合物离心，得到的离心后的固体产物，清洗若干次，干燥，得到(BiO)2CO3；步骤3：制备BiOCl‑(BiO)2CO3溶液(1)将硝酸铋溶于去离子水中，搅拌均匀，得到摩尔浓度为0.06～0.08mmol/mL的硝酸铋水溶液；(2)将氯化钾、柠檬酸和(BiO)2CO3溶于去离子水中，搅拌均匀，得到混合物C；其中，各个原料加入量为，氯化钾：柠檬酸：(BiO)2CO3：去离子水＝(2～5)mmol：(0.5～2)mmol：(100～300)mg：(20～60)mL；(3)将硝酸铋水溶液和混合物C混合，得到BiOCl‑(BiO)2CO3反应溶液；其中，按混合物中铋离子：混合物C的氯离子＝1:1；步骤4：制备BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂(1)将BiOCl‑(BiO)2CO3反应溶液，在60～90℃反应1～5h，得到含BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合物；(2)将含BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合物离心，清洗干燥，得到BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂；步骤5：分散石墨烯溶液(1)将石墨烯溶于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，超声分散均匀，得到质量浓度为0.2～0.4mg/mL石墨烯溶液；(2)将石墨烯溶液和BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂混合，搅拌均匀，得到石墨烯和BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合溶液；其中，按质量比，石墨烯：BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂＝1：(20～100)；步骤6：制备石墨烯负载BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂(1)将石墨烯和BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合溶液置于高压反应釜中，在3～4MPa下，于140～180℃反应1～5h，得到含有石墨烯负载BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合物；(2)将含有石墨烯负载BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂的混合物离心，清洗干燥，得到石墨烯负载BiOCl‑(BiO)2CO3光催化剂。