[发明专利]一种BiOCl光催化材料的制备方法及制得的光催化材料和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境化工光催化水处理技术领域，尤其涉及一种BiOCl光催化材料的制备方法及制得的光催化材料和应用。

背景技术

目前，环境污染日益严重有机污染物的有效处理是人们面临的一个重要问题。半导体光催化氧化技术在降解有机污染物方面，表现出了反应时间短，强氧化性，矿化完全，可直接利用太阳能等特点。该方法基于激发光的能量与半导体材料禁带带隙能的匹配关系，光生空穴和羟基自由基、超氧自由基等具有氧化能力的活性物对有机污染物的氧化降解。

BiOCl是一种无毒的无机半导体材料，属间接带隙半导体。最近，研究人员发现BiOCl的显微结构与其光催化活性有直接的关系，因此改变显微结构被认为是对BiOCl进行改性的另一种途径，如何通过改变显微结构来得到高催化活性的BiOCl光催化材料是研究的重点方向。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的之一在于提供一种BiOCl光催化材料的制备方法，所述制备方法过程中所用试剂均为无毒，无害，无二次污染的绿色试剂，且在催化剂使用过程中也不会对环境造成污染。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，一种BiOCl光催化材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)在硝酸铋和蔗糖中加入水，超声后搅拌均匀，得到含铋的混合液；所

述硝酸铋和蔗糖的摩尔用量比例为：1：(0.3-3)；

(2)在步骤(1)得到的所述混合液中滴加氯化物溶液，搅拌均匀，得到含

铋前驱体溶液；

(3)采用碱性溶液及酸液将步骤(2)得到的含铋前驱体溶液的pH值调为

5.0-6.5，搅拌均匀形成反应物；

(4)将步骤(3)所得反应物在150-160℃下进行反应24-30h，得到沉淀；

(5)将步骤(4)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状形貌的BiOCl粉体。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述硝酸铋和蔗糖的摩尔用量比例为：1：(0.3-1.5)。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述超声时间为20-40min。

作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述氯化物选自氯化钾、氯化钠及氯化铵；所述步骤(3)中，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水，所述酸液选自硝酸。

作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述硝酸铋和氯化物的摩尔用量比例为：1：(1-2)。

作为进一步的优选，所述步骤(3)中，所述含铋前驱体溶液混合液的pH值调为6。

作为进一步的优选，所述步骤(4)中，将反应物在160℃下进行反应24h。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化材料。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化材料的应用，所述光催化材料在可见光或紫外光的照射下，可应用于有机废水中降解有机污染物。

作为进一步的优选，所述有机污染物选自罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝及活性艳红。

作为进一步的优选，所述有机污染物与BiOCl光催化材料的质量用量比例为1:(20-25)。

本发明的有益效果是：本发明通过控制Bi(NO₃)₃溶液中加入不同量的蔗糖，后将溶液的pH值调节为弱酸性，来获得具有更好光催化活性的不同尺寸和形貌的BiOCl纳米材料。蔗糖具有良好的稳定性，不易于分解变质，且无毒性。本方法在进行水热反应的温度仅为150-160℃，能耗较少。另外，其余在制备催化剂过程中使用的试剂，如水，氯化物及碱液等，均为廉价易得，对环境无污染的试剂，因此很好的体现了本催化剂的环境友好性。并且本方法在制备的过程中步骤简易方便，较为复杂的调节pH值这一步，并不用将其调节到强酸或者强碱，只用将其调节为弱酸性即可。

通过本发明方法制备的花状形貌的BiOCl纳米材料与其他BiOCl材料相比具有结晶度高、更高的比表面积等优点，在能够提供更多的反应活性位点的同时可以吸附更多的污染物，有利于提高光催化剂的光催化效率。通过在可见与紫外光下的活性测试，得到的结果表明通过本发明制备而出的BiOCl纳米材料有着良好的稳定性和可重复利用性，具有很好的光催化活性以及经济性。

附图说明

图1为本发明实施例2制备的BiOCl光催化材料的XRD谱图。

图2a-2d为本发明实施例1-4制备的BiOCl光催化材料的SEM照片。