[发明专利]一种钛丝网负载三维碳酸氧铋花球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钛丝网负载三维碳酸氧铋花球及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：S1：将柠檬酸铋和尿素溶解得混合溶液；所述柠檬酸铋和尿素的摩尔比为6:1~10:1；S2：将钛丝网加入到S1所述混合溶液中，在密闭环境下于160~180℃下水热反应5~8h，冷却后将钛丝网取出漂洗，干燥得到钛丝网负载三维碳酸氧铋花球。本发明的制备工艺简单，可以快速大量地合成比表面积大，结构稳定的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球。本发明合成的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球具有优良的催化效率，尤其是对罗丹明B具有较高的降解效率，可广泛应用于光电催化剂材料领域。

技术领域

本发明涉及无机微纳米材料制备领域，特别是涉及一种钛丝网负载三维碳酸氧铋花球及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人类对自然环境的破坏也越来越严重。因此，环境污染的治理正成为全人类共同面对的重大课题之一，其中水污染的治理尤其引人关注。近些年来，利用光催化剂来光催化降解水中有机污染物的方法正成为水污染治理领域的研究焦点之一。

碳酸氧铋作为一种新型半导体纳米材料，由于其具有较好的光催化性能而受到越来越多的关注。在一定的光照条件下，纳米碳酸氧铋受到光激发后产生电子-空穴对，从而具有了较强的氧化还原能力，进而使得水中的有机污染物经过一系列的氧化还原反应后被逐步降解为对环境友好的无毒物质。由于各向异性的结构特点，碳酸氧铋可以生长成二维结构的纳米片。

目前制备得到的碳酸氧铋大多为二维结构的纳米片。由于散乱的纳米片在使用时易发生堆积或叠合，其可利用的比表面积大幅减小。因此，需要寻找一种工艺简单、成本低廉的制备方法来制备比表面积大，结构稳定，催化效率高的三维碳酸氧铋花球。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术制备的二维碳酸氧铋纳米片比表面积小、结构稳定性差的缺陷，提供一种钛丝网负载三维碳酸氧铋花球的制备方法。本发明提供的制备方法工艺简单，可以快速大量地合成比表面积大，结构稳定的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球；本发明合成的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球具有优良的催化效率，尤其是对罗丹明B具有较高的降解效率，可广泛应用于光电催化剂材料领域。

本发明的另一目的在于提供一种上述方法制备得到的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球。

本发明的另一目的在于提供上述钛丝网负载三维碳酸氧铋花球在光电催化剂材料领域的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛丝网负载三维碳酸氧铋花球的制备方法，包括如下步骤：

S1：将柠檬酸铋和尿素溶解得混合溶液；所述柠檬酸铋和尿素的摩尔比为6:1~10:1；

S2：将钛丝网加入到S1所述混合溶液中，在密闭环境下于160~180℃下水热反应5~8h，冷却后将钛丝网取出漂洗，干燥得到钛丝网负载三维碳酸氧铋花球。

利用柠檬酸铋与尿素组合制备得到的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球形貌均匀。这是因为柠檬酸铋中铋离子被柠檬酸根络合，铋离子释放较慢。尿素是加热分解成二氧化碳和氨气，这两种气体溶于水中才会缓慢电离出碳酸根和氢氧根离子。铋离子的缓慢释放和碳酸根离子的缓慢电离使得反应体系中晶体的成核速度较慢，使得最后形成的钛丝网负载三维碳酸氧铋花球形貌均匀。若以氯化铋、硝酸铋等为铋源，碳酸钠、碳酸铵等为碳源反应，发现钛丝网上几乎没有碳酸氧铋样品，这可能是因为当以上铋源中的铋离子、碳源中的碳酸根释放较快，混合时就已经有沉淀了，因此碳酸氧铋很难长在钛丝网上。

将碳酸氧铋负载在导电性基底上可以促进光生电子与空穴的有效分离，进一步改善其光催化性能。但本发明的发明人发现，如选用碳片、钛片基底进行负载时，只能得到二维片状结构的碳酸氧铋纳米片，散乱的二维纳米片在使用时易发生堆积或叠合，其可利用的比表面积大幅减小。而当选用钛丝网作为基底时，可制备得到三维碳酸氧铋花球。