[发明专利]一种BiOCl1-x

说明书

本发明涉及一种BiOCl_1‑xBr_x粉体及其制备方法和应用。所述BiOCl_1‑xBr_x粉体具有片状结构，尺寸为50nm～200nm，厚度为10～50nm，0＜x＜1，优选x=0.2～0.6。

技术领域

本发明涉及一种BiOCl_1-xBr_x粉体及其制备方法和应用，特别涉及一种基于铋基玻璃为原料高效制备BiOCl_1-xBr_x粉体以用于罗丹明染料降解的方法，属于纳结构材料合成领域和光(电)催化领域。

背景技术

随着全球科学技术的快速发展，能源危机和环境问题日益严重，有必要探索一种新的方法来解决这些紧迫的问题。自1972年Fujishima和Honda发表TiO₂电极在光催化分解水的报告以来，光催化技术的研究和发展进入了一个新时代。污染物分解、水分解和CO₂还原的研究具有深远的现实意义。然而，大多数被深入研究的半导体光催化剂，如TiO₂和ZnO都存在量子产率低、吸附性能弱和禁带宽度大的问题，阻碍了它们的广泛应用。为了克服这些缺点，开发可高效利用可见光的新型替代半导体光催化剂备受期待和不可或缺。

由于特殊的层结构和适当的带隙，铋基化合物很有吸引力。在早期的研究中，Bi³⁺被掺杂作为TiO₂中的改性剂。后来，人们发现许多基于铋的化合物具有光催化性能，例如Bi₂O₃、BiOX(X＝F、Cl、Br和I)、Bi₂WO₆、BiVO₄、Bi₂MoO₆和一些更复杂的Bi化合物。最具代表性的是BiOX，它具有安全、无毒、高稳定性和高效的光催化活性等优点。此外，它们具有特殊的层状结构特征，其中[Bi₂O₂]²⁺板被卤素原子的双板交错并形成[-X-Bi-O- O-Bi-X-]层。该结构能产生内电场，有利于光催化反应过程中光生电子和空穴的有效分离。然而，对应于宽带隙(3.20～3.50eV)，BiOCl仅对占太阳光谱5％的紫外光有响应。虽然 BiOBr和BiOI能够吸收可见光，但由于光生电子-空穴对的高复合率和高价带水平，它们的光催化活性不足以应对实际环境污染。因此，已经进行了许多尝试来提高BiOX系统的光催化效率，包括构建异质结构(如BiOCl/Bi₂O₃、BiOBr/gC₃N₄、CdS/BiOI、Ag/AgX/BiOX)、掺杂元素(Mn、Fe、Ti、C等)和制造固溶体。在这些策略中，固溶体由于可以实现能带结构的不断调整，达到光吸收和氧化还原能力之间的最佳平衡而备受关注。

基于BiOCl、BiOBr和BiOI的相似晶体结构，迄今为止已有许多旨在制备卤氧化铋固溶体的研究，例如BiOCl_xBr_1-x、BiOBr_xI_1-x和BiOCl_xI_1-x。然而，这些固溶体光催化剂大多采用水热法和溶剂热法合成，反应条件相对苛刻，难以大规模生产。因此，急需开发一种能耗小、低成本、反应过程简单、高效的BiOXY(XY＝Cl、Br和I)固溶体的制备方法。

发明内容