[发明专利]一种Bi4O5Br2中空球及以微乳液为模板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米光催化材料制备领域，具体涉及一种以微乳液为模板制备Bi₄O₅Br₂中空球的方法。

背景技术

环境污染和能源危机是人类社会面临的两大主要问题，已经对人类和其他生物的生存产生了严重的威胁。在过去的二十年里，由于在太阳能的能量转换和环境治理上具有广阔的应用前景，半导体基光催化技术已经被人们广泛的研究。然而，宽带隙半导体，例如二氧化钛，氧化锌，和二氧化锡，仅能够吸收紫外光(波长<400nm，大约占总太阳光的4％)；而窄带隙半导体，例如氧化铁，氧化铜，和硫化镉，通常是由于其高载流子复合率，低的电子传导率，低氧化，或光稳定度较差等，极大地限制了其实际应用。因此，开发新型高效稳定的可见光催化剂是必不可少的，近年来，在这一领域相应的研究已成为最热门的话题之一。

卤氧铋(BiOX,X＝Cl,Br and I)是一种重要的V-VI-VII三元化合物，呈四方晶型结构。卤氧铋具有独特的层状结构，能够有效分离光生电子和空穴对，因此具有卓越的光催化活性。其中，BiOBr因其具有合适的带宽结构和高效的可见光催化活性，吸引了研究者的广泛关注。尽管有这些优良的优点，但低的光吸附效率和高的光生电子空穴复合率大大限制了其实际应用。因此，许多科学工作者决心去探索有效的方法来进一步提高BiOBr的光催化性能。到目前为止，诸如形貌控制，暴露不同晶面和异质结杂化等方法已经被用于修饰和改善BiOBr的催化性能。最近，一种铋富集的策略被证明能够优化BiOBr的光催化活性。密度泛函理论计算表明溴氧铋的价带顶主要是由Br 4p和O 2p轨道组成，而价带底主要是Bi 6p轨道构成。因此，减小Bi:O能够减小价带边缘和降低禁带宽度，呈现出比BiOBr更强的可见光吸附能力。尽管一些铋富集的溴氧铋，如Bi₁₂O₁₇Br₂,Bi₅O₇Br,Bi₃O₄Br,Bi₂₄O₃₁Br₁₀and Bi₄O₅Br₂已经被制备出来，但是对其制备、形貌调控和光催化性质的研究仍然处于初始阶段。到目前为止，还没有关于制备Bi₄O₅Br₂中空球的方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的有机污染物邻苯基苯酚(OPP)的降解需要高效的可见光催化剂的问题，本发明提供了一种Bi₄O₅Br₂中空球及以微乳液为模板的制备方法，所制备得到的Bi₄O₅Br₂中空球在可见光下对OPP的降解可有更好的光催化活性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种制备Bi₄O₅Br₂中空球的方法，其步骤为：

第一步、将硝酸铋溶解于酸溶液中，得到溶液A；

第二步、将离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑和非离子表面活性剂TX-100(曲拉通X-100，英文别名Triton X-100)，溶于蒸馏水中，常温磁力搅拌1h形成微乳液B；在反应过程中，离子液体[Omin]Br不仅作为溴源和溶剂，同时也作为油相形成微乳液B，对Bi₄O₅Br₂中空球的形成有着至关重要作用。

第三步、将溶液A与微乳液B混合，其中溶液A与微乳液B的体积比为1:5，控制pH为8-12，搅拌；在反应过程中，离子液体[Omin]Br不仅用作溴源和溶剂，同时也作为油相形成微乳液B，对Bi₄O₅Br₂中空球的形成有着至关重要的作用。

第四步、倒入高压釜中，水热反应；