[发明专利]一种超薄BiOCl纳米片，制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种超薄BiOCl纳米片，制备方法及其用途。

背景技术

光催化技术可通过半导体材料直接将太阳能转化为化学能与电能，并能够对环境中有毒有害有机污染物实现完全矿化降解，被认为是目前解决人类社会能源和环境问题最具有潜力的技术方案之一。近些年，国内外学者研发了诸多新型光催化材料，其中，层状化合物中典型代表卤氧秘系BiOX(X＝Cl，Br，I)光催化材料，尤其层状结构的BiOCl具有充足的空间来极化原子和原子轨道，促使诱导偶极矩能够有效地分离电子与空穴，从而提高光催化性能，致使BiOCl具有良好的光催化活性和稳定性，从而引起光催化领域国内外科学家的极大关注。目前微纳米BiOCl光催化材枓的主要制备方法有：水解法、溶剂热法、醇热法、反相微乳法等。但是要所制备的粒子尺寸控制在几纳米或几十纳米还是非常困难的。催化材料的结构形貌、比表面积、晶面活性等因素对其光谱响应范围和光生载流子的分离效率存在一定关联性。有效调控BiOCl光催化材料的形貌、尺寸、微结构和大比例暴露活性面，可极大地提高BiOCl的光催化活性。但本领域还没有BiOCl纳米片的成熟制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、有效的可控制备超薄BiOCl纳米片的方法。本发明的另一个目的是提供一种超薄BiOCl纳米片的光催化应用，具体技术方案如下：

一种超薄BiOCl纳米片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂C₂O₄分别溶于水中；

(2)将Na₂C₂O₄溶液加入到Bi(NO₃)₃溶液中并搅拌；

(3)将得到的混合溶液进行反应；

(4)冷却；

(5)干燥；

(6)煅烧；

(7)取Bi₂O₃溶解在HCl溶液中；

(8)将得到的混合溶液进行反应；

(9)冷却；

(10)干燥得到超薄BiOCl纳米片。

进一步地，步骤(1)中，将1～5g Bi(NO₃)₃·5H₂O和1～5g Na₂C₂O₄分别溶于10-30mL蒸馏水中并超声。

进一步地，步骤(3)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在100-150℃下反应20-60h。

进一步地，步骤(4)和/或(9)中，自然冷却至室温。

进一步地，步骤(5)和/或(10)中，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次后60℃干燥6h。

进一步地，步骤(6)中，得到的样品在空气中300-600℃煅烧2h得到Bi₂O₃。

进一步地，步骤(7)中，取0～0.5g Bi₂O₃溶解在10-40ml 4～16mmol/L的HCl溶液中超声3-10min、搅拌1h。

进一步地，步骤(8)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在130-200℃下反应10-20h。

一种超薄BiOCl纳米片，采用上述的方法制备得到。

上述超薄BiOCl纳米片的用途，用于对罗丹明(RhB)染料进行光催化降解。

与目前现有技术相比，本发明提供的制备方法简单，而且能够通过控制HCl的量来调控纳米粒子的尺寸范围，从而调制纳米粒子的活性暴露面及比表面积。采用本发明方法制备的BiOCl超薄纳米片，在模拟太阳光或可见光照射下，对罗丹明(RhB)染料具有非常好的光催化降解效果。

附图说明

图1为：(a)Bi₂O₃、(f)BiOCl的标准卡片图，(b)Bi₂O₃、(c)S1、(d)S2、(e)S3的XRD图；

图2(A)为Bi2O3的SEM图；

图2(B)为S1的SEM图；

图2(C)为S2的SEM图；

图2(D)为S3的SEM图；