[发明专利]一种片状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂制备技术领域，尤其涉及一种片状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和应用。

背景技术

随着经济的不断发展，人们的生活水平得到了极大的改善，但从中也暴露了很多问题。有毒有害、含致癌物质的污染废水的大量排放严重威胁了人类的生存。虽然处理这些废水的方式有多种，但最高效和环保的是光催化氧化技术。

光催化氧化技术是处理环境中持久性有毒有机污染物的有效方法之一，因而受到各国研究者的广泛重视。常用的光催化材料为TiO₂。虽然TiO₂无毒性，且稳定性强但其只能吸收波长小于387nm的紫外光，在可见光照射下没有光催化活性，对太阳能的利用率只有1％左右。因此亟需研制无毒、高率和稳定性好的光催化剂。

目前光催化剂的研究主要集中在以下两个方面：一是通过掺杂、表面修饰和复合等方式对光催化剂进行改性，使其光响应范围拓宽到可见光区域，通过提高对光的利用效率来改善催化剂的光催化活性。二是开发新型高效半导体光催化剂，使其具有较高的光生载流子分离和迁移效率，进而提高光催剂的光催化性能。虽然光催化剂的性能在近来得到了较大的提高，但离工程应用仍然还有一定的距离，具有制备方法复杂、污染大或者催化活性低等缺陷。

发明内容

针对背景技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种片状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和应用，制备方法简单稳定，且制备得到了高效降解活性的片状纳米BiOCl光催化剂，其光响应范围拓宽到可见光区域，并在可见光下可高效降解污染物。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种片状BiOCl光催化剂的制备方法，所述方法包括：

(1)在水中加入硝酸铋和木糖醇，超声得到溶液；所述硝酸铋和木糖醇的摩尔用量比例为：1：(0.5-10)；

(2)将步骤(1)得到的所述溶液置于封闭装置中，所述封闭装置设置一开孔用于滴入氯化物溶液，所述氯化物溶液滴入所述溶液中，搅拌均匀，得到混合物溶液；

(3)将步骤(2)得到的所述混合物溶液的pH值调节至5.5-6.5，得到反应物；

(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，得到片状形貌的BiOCl。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述硝酸铋和木糖醇的摩尔用量比例为：1：(0.65-6.5)。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述超声时间为20-60min。

作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述搅拌转速为500-1000r/min。

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。

作为进一步的优选，所述步骤(3)中，将步骤(2)得到的所述混合物溶液的pH值调节至6.0。

作为进一步的优选，所述步骤(3)中，采用加入碱液调节所述混合物溶液的pH值，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水。

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。

作为进一步的优选，所述步骤(5)中，所述洗涤为：用去离子水清洗，倒掉上层澄清夜，再用乙醇清洗，直至上层清夜无色透明，除去乙醇，得到沉淀物；所述干燥为：将沉淀物放入40-80℃真空干燥箱中，烘干。

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光催化剂，所述BiOCl光催化剂由方块状超薄纳米片堆垛而成，所述纳米片的横向尺寸为50-400nm，厚度尺寸为20-100nm；吸收边为370-382nm，禁带宽度为2.9-3.1eV。

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光催化剂的应用，所述光催化剂在可见光的照射下，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。