[发明专利]一种具有良好可见光响应的二维Bi12TiO20纳米片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学材料制备技术领域，提供一种具有良好可见光响应的二维片状 Bi₁₂TiO₂₀材料的制备方法。

背景技术

随着现代工农业的发展,水环境污染越来越严重,水体中大量有机污染物严重威胁着人类自身乃至动植物的健康生长，治理水污染迫在眉睫。光催化技术是一种高级氧化技术(AOPs),近年来在有机废水特别是在高浓度、难降解废水的治理中受到广泛的关注。其中，二维材料由于其更短的光生电子空穴传输距离，优异的载流子传输效率和更多的反应位点，一直是近几年研究的热点。也因为这些优点，这种结构的材料有着更强的光催化活性。

Bi₂O₃和TiO₂复合可形成具有多种晶相结构的复合氧化物:Bi₄Ti₃O₁₂，Bi₂Ti₂O₇， Bi₂Ti₄O₁₁，Bi₁₂TiO₂₀，Bi₂₀TiO₃₂等，通称为钛酸铋化合物。钛酸铋化合物有着特殊的晶体结构和电子结构,在它们的结构中均存在TiO₆八面体或TiO₄四面体,而与之相连接的 BiO_n多面体中存在因拥有6s²孤对电子对而具有立体活性的Bi³⁺离子,这就使得其具有很好的光催化活性。Xu等(Acta.Chimica.Sinica,2005,63(1),5)将一定摩尔比的硝酸铋和钛酸四丁脂溶解在醋酸溶液中，通过化学溶液分解法得到钛酸铋的前驱体，再在550℃下煅烧，制备了Bi₁₂TiO₂₀，Bi₄Ti₃O₁₂，Bi₂Ti₂O₇纳米粉体。其中Bi₁₂TiO₂₀有着最好的光催化活性。Yuan等(New Mater.Chem.,2017,45(3),178)通过熔盐法将一定比例的氧化铋，二氧化钛和氯化钠氯化钾研磨均匀，在管式炉中煅烧数小时，得到大块的三维球状 Bi₁₂TiO₂₀粉体。Wang等(Mater.Lett,2014,121(2),22)将硝酸铋和钛酸四丁脂溶解在二甲氧基乙醇和氢氧化钠水溶液中，通过溶剂热法在180℃下反应20h，制备了Bi₄Ti₃O₁₂纳米片。Du等(Phys.Chem.Chem.Phys.,2016,18(38),26530)直接将氧化铋和二氧化钛混合，在750℃下煅烧2h，得到大块的Bi₁₂TiO₂₀粉体。然而已知的报道中制备的Bi₁₂TiO₂₀都为三维结构。目前还没有关于二维Bi₁₂TiO₂₀纳米片制备方法的报道。所以开发操作简单，成本低廉，适用于大规模生产的方法，已经成为二维Bi₁₂TiO₂₀纳米片生产者们所追求的主要目标。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中存在的操作步骤复杂、耗时、成本高，并且没有二维 Bi₁₂TiO₂₀纳米片的技术缺陷，提供一种制备具有良好光催化活性的二维片状Bi₁₂TiO₂₀光催化剂及其方法。

本发明首先提供一种二维片状Bi₁₂TiO₂₀材料，所述材料为二维片状结构，晶化完全，形貌规则。

本发明还提供一种二维片状Bi₁₂TiO₂₀光催化剂的制备方法，通过以下步骤实现：

(1)称取一定量的氧化铋，P25(钛白粉)，氯化钠，氯化钾于研钵中，研磨均匀；

(2)将步骤(1)研磨后的粉末转移到石英舟中，于管式炉中煅烧，制得二维片状 Bi₁₂TiO₂₀；