[发明专利]一种BiOBr纳米棒的制备方法及其应用

说明书

一种BiOBr纳米棒的制备方法，包括以下步骤：1）将称取适量的五水硝酸铋和溴化钠，将二者混合物在研钵中研磨若干时间，然后将研磨好的混合物转移到行星式球磨机中进行高速研磨反应，反应2‑3min后，将中间产物从球磨罐中取出；2）将其分散在去离子水中，并放入水热反应釜中进行水热反应，反应结束后；3）经过分离、洗涤后既得最终产物。

技术领域

本发明涉及一种具有广谱光吸收能力的污水处理剂，具体涉及一种BiOBr纳米棒的制备方法及其应用。

背景技术

目前，能源短缺和严重的环境污染问题日益困扰着社会的良性发展，尤其是水体污染，带来了巨大的生态灾难。半导体催化技术是一种高效的绿色氧化技术，在水体污染治理方面有广泛的研究和应用价值。

1972年A.Fujishima等发现TiO₂可以在紫外光的作用下分解水，自此，众多科研工作者开始对其进行了广泛的研究，但是使用TiO₂作为光催化剂材料存在一定的缺陷，如TiO₂是一种宽禁带材料，其光吸收波长狭窄，主要集中在紫外区，这使得对太阳光的利用率较低，而且其与光生载流子的复合率高，导致量子效率较低，这些都不利于其大规模的推广应用。

BiOBr是一种新型的半导体材料，其禁带宽度为2.5eV，可利用大部分可见光进行激发，同时其具有独特的晶体结构，有利于电荷转移，实现光生电子和空穴的有效分离，避免了其与载流子的复合，提高了量子效率，因此具有较高的光催化活性，进而在工业应用中具有巨大的潜力。

现有技术中中国专利CN102626644A公开了一种片状碘化氧铋纳米光催化剂的制备方法，其将聚乙烯吡咯烷酮与乙醇混合后得到混合溶剂，然后将硝酸铋与碘化钾加入到混合溶剂中，再转移到反应釜中，在温度为120～160℃的烘箱中热处理10～24h，再经洗涤、干燥后，得到片状多孔碘化氧铋纳米光催化剂，该光催化剂比表面积大，粉体均匀，多孔且为纳米级物质，吸附能力强，降解100mL初始浓度为10mg/L的罗丹明B只需要10～15min。中国专利CN107986330公开了一种BiOI纳米片状材料的制备方法，具体包括将含铋化合物与碘盐溶解于乙二醇中，调节溶液的pH值至8～10，进行水热反应。该方法制备工艺简单，成本低廉，可控性强，适合大规模生产。一种Bi₅O₇I纳米片状材料，由上述Bi₅O₇I纳米片状材料的制备方法制备而成。其具有较好的可见光感应能力和降解酚类污染物能力。此外，Cheng H等人在2011发表在Chemistry (A European Journal)上题为“One-pot miniemulsion-mediated route to BiOBr hollow microspheres with highly efficientphotocatalytic activity”的文章，其使用离子液体十六烷基-3-甲基咪唑溴盐（[C16mim]Br）为原料，制备出壳层约为100 nm的BiOBr 中空微球；后来，在2012年，Jiang J等人在美国化学会志JACS上发表了题为“Synthesis and facet-dependent photoreactivity ofBiOCl single-crystalline nanosheets”的文章，其通过水热合成法制备出主要暴露面分别为{001}面和{010}面的BiOCl 纳米片，结果发现，主要暴露面为{001}面的BiOCl在紫外光下的降解性能最佳，主要暴露面为{010}面的BiOCl 在可见光下的降解性能最佳。

上述列举的现有技术中，虽然对卤氧化铋有多种制备方法的研究，但是其都不可避免的或多或少使用了有机溶剂，这些有机溶剂的存在不但会使制备成本升高，而且对于后续产生的污水处理及其不利，对环境有一定的潜在威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、快速、环保绿色的溴氧化铋纳米棒的制备方法，使用该方法可以避免在制备过程中对有机溶剂的使用，且首次制备出了形貌均一，结晶良好的BiOBr纳米棒，将其用于用于对水体中的甲基橙降解时，展现出了优异的光降解性能。