阅读说明：本技术 一种快速制备BiOBr纳米片的方法 (Method for rapidly preparing BiOBr nanosheet ) 是由 樊启哲 余长林 陈鑫 梁淼 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：一种快速制备BiOBr纳米片的方法,属于光催化剂技术领域。为解决目前BiOBr制备方法耗时过长、制备成本高等技术问题,本发明以铋片作为阳极,以惰性电极作为阴极,置于以HF和溴源配置的电解液中,采用电化学方法在2小时内快速制备BiOBr纳米片。本发明所制备的BiOBr结晶度高、物相纯,在可见光照射下显示出对酸性橙Ⅱ良好的光催化降解性能。(A method for rapidly preparing a BiOBr nanosheet belongs to the technical field of photocatalysts. In order to solve the technical problems of overlong time consumption, high preparation cost and the like of the conventional BiOBr preparation method, the bismuth sheet is used as an anode, an inert electrode is used as a cathode, the bismuth sheet is placed in an electrolyte prepared from HF and a bromine source, and the BiOBr nanosheet is quickly prepared within 2 hours by adopting an electrochemical method. The BiOBr prepared by the method has high crystallinity and pure phase, and shows good photocatalytic degradation performance on acid orange II under the irradiation of visible light.)

一种快速制备BiOBr纳米片的方法

技术领域

本发明一种快速制备BiOBr纳米片的方法，属于光催化剂技术领域，具体涉及一种BiOBr纳米片光催化剂的制备方法，特别涉及一种采用电化学方法快速制备BiOBr纳米片的制备方法。

背景技术

自20世纪70年代以来，TiO₂被用于光催化材料，在环境污染控制领域取得了重要的进展，采用光催化剂处理环境污染废水、废气和固废成为了研究热点。但TiO₂的禁带宽度较宽，仅能利用占太阳光4%左右的紫外光部分，在光催化剂的产业化方面受到了限制。因此，近年来能利用可见光的窄带隙半导体不断出现。其中，卤氧化铋稳定性较高，结构独特，尤其是BiOBr具有适宜的禁带宽度，在可见光范围内具有良好的吸收性，表现出优异的光催化性能，是目前备受青睐的半导体光催化材料。

目前，BiOBr的制备方法主要有软模板法、水热法、水解法、沉积法和高温固相法，但这些方法耗时过长，这不仅增加了BiOBr的制备成本，而且增加了众多不稳定因素，使BiOBr的形貌与稳定性不易控制。如目前已授权的专利中，采用水解法制备黑色BiOBr仅在静置步骤就需耗时60小时（尚军，一种黑色BiOBr粉末材料的制备方法:中国,CN201710214818.7[P]. 2019-03-12.）。采用水热法制备BiOBr，仅水热反应时间也需18小时（汪形艳，一种PVP辅助制备花状BiOBr/海泡石复合催化剂的方法及复合催化剂的应用，CN201610546436.X[P]. 2019-03-26）。因此，有必要寻找更加快速高效和有效的方法制备BiOBr，使其适应规模化生产。

发明内容

本发明一种快速制备BiOBr的方法目的在于，针对目前BiOBr纳米片制备方法耗时长，形貌和性能不易控制的问题，提供一种快速高效的BiOBr光催化剂的制备方法，以适应BiOBr光催化剂的大规模生产。制备所得的BiOBr结晶性能良好，带隙适中，在可见光照射下具有高的光催化活性。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案。

一种快速制备BiOBr纳米片的方法，采用电化学法得到所需产物，包括以下步骤。

1）HF与溶剂以一定比例混合，并加入溴源，充分混合均匀后作为电解液。

2）以铋片作为阳极，以惰性电极作为阴极，放入步骤1）得到的电解液中，调整工作电压和电流密度，同时对电解液不断进行搅拌，进行一定时间的电化学反应。

3）步骤2）反应结束后，对阳极表面物质烘干，即得BiOBr纳米片。

HF与溶剂的比值、溶剂的类型对电解液性能有较大影响，从而影响电解效率。

优选地，步骤1）中，HF的浓度为40%~55%，进一步优选为40%；溶剂为水溶液、乙二醇或异丙醇，进一步优选为水溶液；浓HF与溶剂的比例为1：100~200，进一步优选为1：135。

溴源对BiOBr的结晶性能有较大影响，从而影响BiOBr的形貌和光催化性能。

优选地，步骤1）中，溴源为无机溴源（NaBr、KBr）、有机溴源（CTAB）或无机与有机溴源按不同比例混合，进一步优选为NaBr。

优选地，步骤1）中，溴源与溶液混合的方法采用磁力搅拌的方式，同时超声30min。

铋片的形状也是影响BiOBr形貌和物性的影响因素。

优选地，步骤2）中，铋片规格为薄片，进一步优选为1cm×2cm×1mm的长方形薄片。

惰性电极的种类对电解过程影响不大，因此，步骤2）中的惰性电极可采用Pt、Au、W或C。

优选地，步骤2）中，惰性电极采用Pt丝，进一步优选为直径1mm，长为10cm的Pt丝。

工作电压和电流密度影响电解效率和BiOBr形貌。

优选地，步骤2）中，工作电压范围为10~30V，电流密度为50~150mA/cm²，进一步优选为工作电压为20V，电流密度为100mA/cm²。

优选地，步骤2）中，对电解液的搅拌方式采用磁力搅拌器进行，搅拌速率范围为50~300r/min，进一步优选为150r/min。

优选地，步骤2）中，电化学反应时间为0.2~2h，进一步优选为1h。

优选地，步骤3）中，烘干的方式可以采用室温自然烘干或采用机器在100℃以下烘干，进一步优选为在采用电热鼓风干燥机在50℃下烘干。

与现有技术相比，采用本发明制备BiOBr催化剂，具有以下优势。

1）制备方法简单，反应条件温和，常温常压即可得到，适合大规模生产。

2）反应过程中不用调节pH值，不用经过高温锻烧，节约经济与时间成本。

3）BiOBr结晶性能好，呈二维层状纳米片结构，在可见光催化降解染料和酚类试剂中效果良好。

附图说明

图1为本发明实施例中得到的BiOBr的X射线衍射光谱图。

图2为本发明实施例中得到的BiOBr的透射电镜照片。

图3为本发明实施例中得到的BiOBr的高分辩透射电镜图。

图4为本发明实施例中得到的BiOBr的紫外-可见漫反射吸收光谱图。

图5为本发明实施例中得到的BiOBr光催化降解酸性橙Ⅱ的降解率与时间的关系曲线。

具体实施方式

现结合说明书附图和具体实施例，对本发明进一步说明。但所述实例不构成对本发明的限制。

实施例

取3.75mL浓度为40%的HF溶液溶于300mL水中，并向其中加入0.963g NaBr混合均匀，作为电解液。将规格为1cm×2cm×1mm的铋片作为阳极，铂丝作为阴极，放入上述电解液中。电解的电压20V，电流密度为100mA/cm²，温度设定25℃，在磁力搅拌器中不断搅拌，反应时间为3h。反应结束后，将阳极氧化产物在50℃烘干，即得BiOBr纳米片。

附图1是实施例中得到的BiOBr的X射线衍射光谱图。可以看出，在2θ为10.901°，25.213°，31.723°，32.270°，46.284°，57.201°处呈现出四方晶系BiOBr(JCPDS No.73-2060)的(001)， (011)，(012)， (110)，(020)和(212)晶面的特征衍射峰，无其他杂峰出现。这表明该实施例成功制得了高结晶度的纯相BiOBr。

附图2是实施例中得到的BiOBr的透射电镜照片。如图所示，BiOBr为超薄的纳米片状堆叠结构。

附图3是实施例中得到的BiOBr的高分辩透射电镜图。可以看到明显的晶格条纹，说明BiOBr结晶度良好。

附图4是实施例中得到的BiOBr的紫外-可见漫反射吸收光谱。如图所示，样品在紫外和可见光区域均有吸收，吸收带边在425nm附近，可以较好地利用可见光。

实施例性能测试

称取0.025g BiOBr，溶于50mL 0.02g/L 酸性橙Ⅱ中，暗吸附反应30min后，在500W碘钨灯辐照下进行光催化降解性能测试。每隔25min用吸管吸取3mL反应液进行离心，吸取上清液，检测上清液在484nm处的吸光度。酸性橙的降解率通过公式D=（A₀-A_x）/A₀×100%计算得到。其中A₀和A_x分别是染料初始和降解后的吸光度。由附图5可知，可见光照射125min后，BiOBr对酸性橙Ⅱ的降解率达80%。