[发明专利]一种新型六棱柱BiOCl纳米光催化材料的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料及太阳能光催化领域，具体涉及一种新型六棱柱BiOCl 纳米材料的制备方法和应用。

背景技术

BiOCl纳米材料由于其独特的光学、电学性质等，已被作为一种新型的半导 体材料，广泛地应用于光催化领域。

近几年，有不少关于BiOCl纳米结构生长的研究报道，主要包括一维的纳 米带、纳米管，二维的纳米片、纳米盘和三维的纳米微球等。其中，李亚栋课题 组用表面活性剂CTAC作氯源，利用水热法通过控制体系的pH值和反应温度合 成出了纳米带状和管状的BiOCl[Yadong Li et al.Chem.Eur.J.2005,11, 6519-6524]；张礼知等人用无机盐KCl做氯源，在不同的pH值下分别得到了暴 露{001}和{010}晶面的BiOCl单晶纳米片[Lizhi Zhang et al.J.Am.Chem.Soc. 2012,134,4473-4476]；胡军成团队通过简单的溶剂热法，用HCl做氯源在醇体 系下合成出了三维多级结构BiOCl微球[Juncheng Hu et al.Appl.Catal.B: Environ.2015,172,91-99]；等等。这些结构的BiOCl材料在可见光下都具有较好 的光催化活性，能够有效地降解罗丹明B、甲基橙、酚酞、水杨酸等污染物，在 治理或修复生态环境方面能起到很好的作用。

研究证明，BiOCl纳米材料是一种非常理想、并很有前途的光催化材料。然 而，具有较高光催化活性的由BiOCl小颗粒堆积而形成的新型六棱柱BiOCl纳 米材料，至今国内外仍未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种新型六棱柱 BiOCl纳米材料的制备方法和应用。本发明制备出的新型六棱柱BiOCl纳米光催 化材料是由BiOCl小颗粒堆积而形成的。

一种新型六棱柱BiOCl纳米材料的制备方法，其步骤如下：

(1)将可溶性铋盐溶解于小分子量羧酸中，使铋元素/小分子量羧酸的摩尔 比为1:(40-60)，不断搅拌至可溶性铋盐完全溶解，得溶液A；

所述可溶性铋盐为硝酸铋、氯化铋和硫酸铋中的一种或两种以上的任意比例 混合物，优选硝酸铋；

所述小分子量羧酸为甲酸和/或乙酸，优选乙酸；

(2)将溶液A加入到分子量较小的醇中，使步骤(1)中的可溶性铋盐/分 子量较小的醇比例为1g：(20-50)mL，再加入一定量的含氯化合物，使氯元素/ 铋元素摩尔比为1：(0.8-1.5)，搅拌均匀后得溶液B；

所述分子量较小的醇为甲醇和/或乙醇，优选甲醇；

所述含氯化合物为CTAC(十六烷基三甲基氯化铵)、氨基葡萄糖盐酸盐和2,2'- 氧化二乙酰氯中的一种或两种以上的任意比例混合物；

(3)将溶液B转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于100-200℃条件下恒温 反应1-10h，优选在180℃条件下恒温反应2-5h；

(4)反应结束后将得到的沉淀依次用去离子水和无水乙醇洗涤，各洗涤3-4 次，然后将产物放在60℃烘箱中烘干，即制得新型六棱柱BiOCl纳米材料。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

1、成功制备出了一种新型六棱柱BiOCl纳米材料；

2、这种六棱柱是由许多BiOCl小颗粒堆积而形成的；

3、具有较高光催化活性，能够有效地降解罗丹明B、甲基橙、酚酞、水杨 酸等污染物，在治理或修复生态环境方面能起到很好的作用。

附图说明

图1为实施例1所制备的新型六棱柱结构BiOCl纳米光催化材料的XRD图谱， 图中显示制得的BiOCl结晶度较好，基本没有杂峰的存在。

图2为实施例1所制备的新型六棱柱结构BiOCl纳米光催化材料的SEM图像， 图中低倍SEM图像显示制得的BiOCl微观形貌为非常规则的六棱柱结构，高倍 SEM图像可以明显看到这些六棱柱是由小颗粒堆积形成的，六棱柱的长度约为 10μm，顶端六棱柱的边长约为1μm。

图3为实施例1所制备的六棱柱BiOCl纳米光催化材料的紫外可见固体漫反 射图谱，图谱显示六棱柱BiOCl纳米光催化材料的吸收波长在400nm左右，能 够较好的吸收可见光。