一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，具体步骤如下：配置浓度为0.1mmol/L～1mol/L的铋盐溶液和浓度为0.1mmol/L～1mol/L的氯化物溶液，将氯化物溶液缓慢加入至铋盐溶液中，再加入0.1mmol～1mol还原剂，将反应后的溶液密封于反应釜中于140℃～160℃保温5h～10h，反应结束后冷却至室温，清洗、离心分离、干燥即可。采用上述方法，使得Bi与BiOCl之间界面晶格匹配度高，利于电荷迁移；Bi纳米颗粒与BiOCl结合良好，不易脱落。所得产物既具有优良的紫外光光催化活性，还具有一定的可见光催化活性，可有效应用于光催化降解水体有机污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料及光催化降解有机污染物
，具体涉及一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法。
技术介绍
现代工农业的迅速发展，越来越多的工业废弃物、生活垃圾、残留农药和化肥等有机污染物通过各种途径进入人类赖以生存的水体中，而光催化降解技术则为解决有机污染物的问题提供了一条绿色、可靠的途径，其中半导体光催化剂是光催化降解技术中的关键环节。BiOCl是一种新型层状半导体化合物，片状微纳结构的BiOCl显示出很好的紫外光催化性能。专利(公开号：CN102910673A)公开了一种BiOCl微花纳米光催化材料的合成方法。如何获得BiOCl光催化剂的可见光响应、并进一步提升其光催化性能是众多研究人员所关注的。采用窄带隙半导体和贵金属纳米颗粒修饰是常用的方法，如专利(公开号：CN102068998A)公开了一种BiOBr/BiOCl复合光催化剂的合成方法，XiongW(XiongW,ZhaoQ,LiX,etal.One-stepsynthesisofflower-likeAg/AgCl/BiOClcompositewithenhancedvisible-lightphotocatalyticactivity[J].CatalysisCommunications,2011,16(1):229-233)公开了一种具有良好可见光催化活性的Ag/AgCl/BiOCl复合光催化剂。相比较而言，采用半金属Bi纳米颗粒修饰BiOCl具有原料便宜、界面晶格匹配度高等优点，专利(公开号：CN103908973A)公开了一种采用溶剂热加原位还原法制备的Bi/BiOCl复合纳米光催化剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是BiOCl纳米材料具有较宽的禁带宽度，只具有紫外光响应，而常用的化学法沉积窄带隙半导体、贵金属纳米颗粒等修饰手段易形成纳米颗粒的团聚，并且与BiOCl之间晶格匹配差，不利于二者之间的电荷传递，且操作复杂。于是本专利技术提供了一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，使得制备而成的Bi/BiOCl复合纳米结构具有高的紫外催化活性，并具有一定的可见光响应。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，具体步骤如下：将铋源溶解于溶剂A中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的铋盐溶液，将可溶性氯化物溶解于溶剂B中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的氯化物溶液，将氯化物溶液缓慢加入至铋盐溶液中形成混合溶液，再加入0.1mmol～1mol还原剂，持续搅拌至充分反应后，再将反应后的溶液密封于反应釜中于140℃～160℃条件下保温5h～10h，反应结束后冷却至室温，清洗、离心分离、干燥。优选地，所述铋源为硝酸铋或氯化铋，所述溶剂A为乙二醇、乙二醇甲醚、甘露醇中的一种或几种的混合物。优选地，所述可溶性氯化物为氯化氢、氯化钠、氯化钾、氯化钙中的一种或几种的混合物，所述溶剂B为水、乙醇、乙二醇、乙二醇甲醚、甘露醇中的一种或几种的混合物。优选地，所述还原剂为抗坏血酸、柠檬酸中的一种或两种的混合物。优选地，加入还原剂后，持续搅拌的时间为30min以上。优选地，所述的Bi/BiOCl复合纳米结构中粒径为5nm～20nm的Bi纳米颗粒均匀分布于100nm～600nm的BiOCl纳米片上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)、本专利技术合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，不需要先制备BiOCl，直接利用已有BiOCl进行Bi纳米颗粒的沉积，减少了很多步骤，操作简洁。由于Bi纳米颗粒由BiOCl基体中生成，Bi与BiOCl之间界面晶格匹配度高，利于电荷迁移；Bi纳米颗粒分散性好，不宜形成团聚，具有很好的尺寸、分布可控性；Bi纳米颗粒与BiOCl结合良好，不易脱落。(2)、采用本专利技术的方法合成的Bi/BiOCl复合纳米结构，既能够提高BiOCl在紫外光下的光催化能力，还能拓展其光谱响应范围，获得可见光催化能力，可有效应用于光催化降解水体有机污染物。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步的说明，需要说明的是，仅仅是对本专利技术构思所作的举例和说明，所属本
的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离专利技术的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应视为落入本专利技术的保护范围。实施例1一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，具体步骤如下：将2mmolBi(NO3)3·5H2O溶于25mL乙二醇中，2mmolNaCl溶于25mL去离子水中，待完全溶解后，在搅拌条件下将NaCl溶液缓慢滴加入Bi(NO3)3溶液中，随后再加入0.2mmol柠檬酸，充分反应后(搅拌至少30min)，将溶液转入反应釜中，150℃保温10h。取反应后沉淀物用无水乙醇和去离子水分别离心洗涤若干次，离心分离后将所得粉末于40℃烘箱烘干。通过该工艺制备的Bi/BiOCl基体为约100～600nm的BiOCl纳米片，被还原的Bi颗粒均匀分布于BiOCl纳米片上，其大小约为5～20nm之间。紫外光照射下可在1h内完全降解40mg/L的甲基橙溶液，可见光照射下1h内甲基橙降解率可超过80％。实施例2本实施例的合成方法同实施例1，不同的是柠檬酸加入量改为2mmol。通过该工艺合成的Bi/BiOCl光催化剂约为100～600nm的纳米片，被还原的Bi纳米颗粒均匀分布于纳米片上，其颗粒大小约为5～20nm。紫外光及可见光照射下对模拟污染物甲基橙具有良好降解能力，紫外光20min内可完全降解甲基橙，可见光1h内完全降解甲基橙。实施例3本实施例的合成方法同实施例1，不同的是柠檬酸加入量改为10mmol。通过该工艺合成的Bi/BiOCl光催化剂约为100～600nm的纳米片，被还原的Bi纳米颗粒均匀分布于纳米片上，其颗粒大小约为5～20nm。紫外光及可见光照射下对模拟污染物甲基橙具有良好降解能力，紫外光10min内可完全降解甲基橙，可见光1h内完全降解甲基橙。实施例4本实施例的合成方法同实施例1，不同的是柠檬酸改为抗坏血酸。通过该工艺合成的Bi/BiOCl光催化剂约为100～600nm的纳米片，被还原的Bi纳米颗粒均匀分布于纳米片上，其颗粒大小约为5～20nm。紫外光及可见光照射下对模拟污染物甲基橙具有良好降解能力，紫外光1h内可完全降解甲基橙，可见光1h降解率可超过60％。实施例5本实施例的合成方法同实施例4，不同的是抗坏血酸加入量改为2mmol。通过该工艺合成的Bi/BiOCl光催化剂约为100～600nm的纳米片，被还原的Bi纳米颗粒均匀分布于纳米片上，其颗粒大小约为5～20nm。紫外光及可见光照射下对模拟污染物甲基橙具有良好降解能力，紫外光30min内可完全降解甲基橙，可见光1h降解率可超过75％。实施例6本实施例的合成方法同实施例4，不同的是抗坏血酸加入量改为10mmol。通过该工艺合成的Bi/BiOCl光催化剂约为100～600nm的纳米片，被还原的Bi纳米颗粒均匀分布于纳米片上，其颗粒大小约为5～20nm。紫外光及可见光照射下对模拟污染物甲基橙具有良本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，其特征在于：具体步骤如下：将铋源溶解于溶剂A中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的铋盐溶液，将可溶性氯化物溶解于溶剂B中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的氯化物溶液，将氯化物溶液缓慢加入至铋盐溶液中形成混合溶液，再加入0.1mmol～1mol还原剂，持续搅拌至充分反应后，再将反应后的溶液密封于反应釜中于140℃～160℃条件下保温5h～10h，反应结束后冷却至室温，清洗、离心分离、干燥。

【技术特征摘要】
1.一种采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，其特征在于：具体步骤如下：将铋源溶解于溶剂A中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的铋盐溶液，将可溶性氯化物溶解于溶剂B中形成浓度为0.1mmol/L～1mol/L的氯化物溶液，将氯化物溶液缓慢加入至铋盐溶液中形成混合溶液，再加入0.1mmol～1mol还原剂，持续搅拌至充分反应后，再将反应后的溶液密封于反应釜中于140℃～160℃条件下保温5h～10h，反应结束后冷却至室温，清洗、离心分离、干燥。2.根据权利要求1所述的采用溶剂热一步法合成Bi/BiOCl复合纳米结构的方法，其特征在于：所述铋源为硝酸铋或氯化铋，所述溶剂A为乙二醇、乙二醇甲醚、甘露醇中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的采用溶剂热一步法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光青，谢茂松，陈鑫，李东辉，罗皓文，张耀振，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34