[发明专利]具有形态归一化的牡丹花状碳酸氧铋的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种具有形态归一化的牡丹花状碳酸氧铋的制备方法，包括：尿素中加入去离子水，搅拌溶解，得到尿素溶液；将柠檬酸铋铵加入尿素溶液中，得到混合溶液；将聚乙烯吡咯烷酮加入混合溶液中，在磁力搅拌器中不断搅拌；将溶液转移至100ml反应釜中，将反应釜放入烘箱中，并设定反应程序；反应完成后待烘箱自然冷却至室温后将反应釜取出，将黄色生成物用去离子水与乙醇离心三次后，放入真空干燥箱中干燥后，即得牡丹花状碳酸氧铋。本发明利用聚乙烯吡咯烷酮这种表面活性剂对碳酸氧铋进行表面形貌调控，将其制备成形貌均匀的花球状来提升其光吸收能力和光生载流子的分离速率，进而得到更多的活性氧物种用于污染物降解。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及具有形态归一化的牡丹花状碳酸氧铋材料的制备方法及应用。

背景技术

随着经济和工业的快速发展，环境污染已经成为人类亟待解决的关键问题。半导体光催化技术作为一种高级氧化技术在环境修复和新能源开发等领域有着潜在的应用价值。设计具有宽光谱响应、大比表面积、高载流子分离效率、高量子转化率、优异光催化活性的光催化剂是目前光催化领域的研究重点。半导体光催化技术高度依赖半导体光催化剂所产生的活性氧物种，而这些活性物种又和光激发产生的空穴和电子直接或者间接相关。为了解决光催化污染物降解过程中的问题，亟待通过改善半导体的光吸收范围和加快载流子分离速率来增加活性氧物种的含量，最终达到高效、绿色去除污染物的目的。碳酸氧铋由于其无毒、稳定性好等特点备受研究者们的关注。但是与其他常用的半导体光催化剂类似，其自身吸光能力差，空穴电子对分离效率低，最终致通过活化分子氧而生成活性氧物种的能力下降。

发明内容

本发明的目的是提供了一种以碳酸氧铋为主体，通过调控其形貌制备具有均匀形貌的花状碳酸氧铋材料，旨在提高碳酸氧铋基光催化材料的光降解污染物效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种具有形态归一化的牡丹花状碳酸氧铋的制备方法，包括以下具体步骤如下：

步骤S1、尿素中加入去离子水，在磁力搅拌器中不断搅拌溶解，得到尿素溶液；

步骤S2、待尿素完全溶解后，将柠檬酸铋铵加入尿素溶液中，在磁力搅拌器中不断搅拌，得到混合溶液；

步骤S3、将聚乙烯吡咯烷酮加入混合溶液中，在磁力搅拌器中不断搅拌；

步骤S4、将步骤S3的溶液转移至100ml反应釜中，将反应釜放入烘箱中，并设定反应程序(设定温度与反应时间)；

步骤S5、反应完成后待烘箱自然冷却至室温后将反应釜取出，将黄色生成物用去离子水与乙醇离心三次后，放入真空干燥箱中干燥后，即得牡丹花状碳酸氧铋。

进一步地，步骤S2中，柠檬酸铋铵的添加量为尿素质量的1.4-1.5倍，优选为1.491倍。

进一步地，步骤S3中，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为反应物质量的13.4％-53.5％。

进一步地，聚乙烯吡咯烷酮的添加量为200-1000mg，优选为600mg。

进一步地，步骤S3中，搅拌时间为10-120min。

进一步地，步骤S4中，反应釜的设定温度为150-200℃，加热时间为5-12h。

进一步地，步骤S5中，离心转速为6000-10000rpm，真空干燥箱设置温度为60-80℃，干燥时间为10-24h。

本发明的另一目的在于提供所述的牡丹花状碳酸氧铋作为光催化剂在光催化降解上的应用。

本发明具有形态归一化的牡丹花状碳酸氧铋的制备方法具有以下的有益效果：