[发明专利]一种间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法

说明书

本发明涉及一种间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法，以甘油为反应溶剂，五水硝酸铋、氯化钾和碘化钠为前驱体，在反应过程中甘油分子中的羟基与碘氯氧化铋固溶体(BiOCl_1‑xI_x)中的碘离子形成化学键合，形成氯空位。该间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法，以甘油水溶液为反应溶剂，通过甘油修饰后，BiOCl_1‑x的价带位置更正，与传统用乙醇制备的BiOCl_1‑xI_x相比，氧化能力大幅提升；以甘油水溶液为反应溶剂，构建了含有氯空位的BiOCl_1‑x，提高了光催化降解有机污染物和重金属离子的效率，通过甘油分子构建碘空位后，BiOCl_1‑x的比表面积大大增加，为光催化反应提供了更多的活性位点，有利于催化剂表面吸附更多的有机分子，从而提高光催化降解效率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体为一种间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法。

背景技术

在社会不断进步和人民对美好生活的需要不断攀升的背景下，为维持高品质生活和满足各行各业发展，工业废水和生活污水的排放量逐年增加，这样的局面不仅导致了水资源匮乏的问题愈加严重，而且环境污染问题更加突出，因此，进行水污染防治和有效的污水处理至关重要。

光催化作为一项极具潜力的绿色能源技术，在水污染处理方面有着高效、绿色等优点，并有望实现能源替代和环境净化的技术，然而，半导体光催化材料的氧化能力弱且对太阳能的利用率低，一直是制约着光催化从基础研究走向工业化应用的关键问题。

作为一种典型的层状三元氧化物半导体材料，氯氧化铋(BiOCl)有水分解制氢、降解污染物、CO₂光还原等方面的潜在应用价值，在BiOCl的晶格中，[Bi₂O₂]²⁺层存在于双层的Cl^-层之间形成非极性结构而产生内建电场，这有助于对其表面进行修饰，提高其光催化性能，由于催化剂的氧化能力较弱和光生电子-空穴对复合率高等缺点制约了其光催化降解领域内的应用，鉴于此，我们采用间接取代法构建氯空位的氯氧化铋(BiOCl_1-x)可以有效的改善这些问题，而且这种方法很少被报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法，具备提高了光催化降解效率的优点，解决了BiOCl光生电子与空穴容易发生复合、价带氧化能力弱的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种间接取代法构建氯空位氯氧化铋高活性光催化材料的合成方法，以甘油为反应溶剂，五水硝酸铋、氯化钾和碘化钠为前驱体，在反应过程中甘油分子中的羟基与碘氯氧化铋固溶体(BiOCl_1-xl_x)中的碘离子形成化学键合，形成氯空位。

具体包括以下步骤：

S1：称取1mmol五水硝酸铋，加入一定量的去离子水，超声分散；

S2：量取一定量的甘油，加入S1中的溶液中，混合溶液室温下搅拌至混合均匀；

S3：按照化学计量比称量1mmol的KCl和Nal溶解在去离子水中；

S4：将S3中的溶液逐滴滴入S2中的溶液中，混合溶液室温下搅拌；

S5：将S4中的混合溶液转移至100mL反应釜中，一定温度下反应一段时间；

S6：将S5中的反应釜降至室温后取出，得到BiOCl_1-x的悬浊液，静置1h后倒掉上清液；

S7：将S6留下的沉淀用去离子水清洗3-5次，收集固体粉末；