[发明专利]一种BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和其应用

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光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和其应用。

背景技术

随着经济和社会的高速发展，给环境带来了一系列的严重的问题，尤其是作为人类生存之源的水环境遭受的污染更是严重，因此，如何有效消除水污染成为当前研究者关注的热点之一。光催化技术通过利用光能激发半导体材料降解有机污染物，由于具有成本低，无二次污染，处理污染物彻底而使其成为新能源开发及水污染治理众多方法中最具发展前途的一员。

光催化技术的原理是半导体光催化剂在光辐照下将光能转化为化学能，生成的光生载流子与有机物发生氧化还原反应，使污染物降解。光催化技术的研究核心是光催化材料。近年来，铋基光催化材料由于其优异的性能而受到越来越多研究者的关注。尤其是BiOCl由于其具有独特的层状结构使其表现出很多物理化学性能，如稳定性好、无毒、成本低等优点，因而成为光催化领域中最受关注的材料之一。研究发现，BiOCl的光催化性能与其形貌和晶粒尺寸密切相关，因此制备形貌多样性的BiOCl纳米材料成为热点。目前，合成BiOCl的方法多种多样，包括电化学法、溶剂热法、模板辅助法和微波辅助法等。合成BiOCl的形貌有花状、片状、线状等。然而，现有的制备方法较为复杂。例如以咪唑盐酸盐型离子液体作为氯源合成BiOCl，但是该离子液体合成复杂，不利于工业应用；或在合成过程中使用具有腐蚀性的化学试剂，增加了安全风险，可能对操作人员造成危害；例如：使用1-十六烷基-3-甲基咪唑氯离子液体作为溶剂合成BiOCl，虽然所得产物性能较好，然而在合成离子液体过程中所使用的化学试剂为有毒有机物，对人员具有较大危害，且不利用后续实验废物的处理。因此，亟需一种简单、高效、无污染的绿色合成方法制备形貌可控且具有较高光催化活性的BiOCl。

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光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)在水中加入硝酸铋和葡萄糖，搅拌均匀，得到混合液；所述硝酸铋和葡萄糖的摩尔用量比例为：1：(0.05-1)；

(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BiOCl粉体。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述硝酸铋和葡萄糖的摩尔用量比例为：1：(0.06-0.3)。

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，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(3)中，所述含铋前驱体溶液混合液的pH值调为6.0。

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(4)中，所述洗涤包括：采用去离子水和无水乙醇洗涤，所述干燥包括：在40-60℃的温度下真空烘干。

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。

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，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)。