阅读说明：本技术 一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法 (Preparation method of BiOCl photocatalyst with super-strong degradation effect ) 是由 张明义 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法,通过将BiOCl制备成特殊的微纳米级的椭圆体结构,显著改善了光催化剂的可见光催化效率,对气相甲醛、刚果红溶液和六价铬溶液的降解率均可达到90％以上；而且由于该BiOCl光催化剂结构稳定,故有很好的重复使用性能,使得该光催化剂成本更低,能够更加广泛的应用于环境污染处理领域。(The invention discloses a preparation method of a BiOCl photocatalyst with super strong degradation effect, which is characterized in that BiOCl is prepared into a special micro-nano ellipsoid structure, so that the visible light catalysis efficiency of the photocatalyst is obviously improved, and the degradation rate of gas-phase formaldehyde, Congo red solution and hexavalent chromium solution can reach more than 90%; and because the BiOCl photocatalyst has a stable structure, the BiOCl photocatalyst has good reusability, so that the cost of the photocatalyst is lower, and the BiOCl photocatalyst can be more widely applied to the field of environmental pollution treatment.)

一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法。

背景技术

基于半导体的光催化技术已经成为有效降解水污染的方法之一，较之其它方法(过滤、吸附和生物技术等)有如下优点：洁净无害，价格低廉，可以使用太阳光等。比如，TiO₂、ZnO等半导体材料已经被应用于污水中污染物的光降解。但是，这些材料由于禁带宽度大(＞3.0eV)，只有利用太阳光中的紫外光，所以寻求高性可见光响应的催化剂是必然的趋势。

氯氧化铋(BiOCl)是禁带宽度为3.46eV的半导体，但是只能利用太阳光中的紫外光，限制了其实际应用。如何通过制备方法的改进来改善材料的形貌，从而提高材料的光催化性能是本领域研究的重点，故本发明提供了一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将适量的硝酸铋溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，搅拌得到澄清溶液，其中硝酸铋浓度为0.1-0.3mol/L；

B、称量氯化铵、甘油和油酸加入上述溶液中，搅拌均匀；

C、将步骤B得到的混合液转移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在120-150℃条件下加热8-12h，自然冷却；

D、过滤后用乙醇反复洗涤固体3-5次，喷雾干燥，即可。

优选的，所述的步骤A中，所述的去离子水和乙醇的体积比为1：(6-10)。

优选的，所述的步骤B中，所述的氯化铵的物质的量为硝酸铋物质的量的2-4倍。

优选的，所述的步骤B中，油酸与乙醇的体积比为(1-3)：10；甘油与乙醇的体积比为(0.2-0.5)：10。

本发明的有益之处在于：本发明制备的具有超强降解效果的BiOCl光催化剂，通过将BiOCl制备成特殊的300-800nm长、150-300nm宽、50-100nm厚度的微纳米级的椭圆体结构，显著改善了光催化剂的可见光催化效率；而且由于该BiOCl光催化剂结构稳定，故有很好的重复使用性能，使得该光催化剂成本更低，能够更加广泛的应用于环境污染处理领域。

附图说明

图1：实施例1方法制备得到的BiOCl光催化剂的SEM图。

具体实施方式

实施例1

一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将适量的硝酸铋溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，搅拌得到澄清溶液，其中硝酸铋浓度为0.15mol/L；

B、称量氯化铵、甘油和油酸加入上述溶液中，搅拌均匀；

C、将步骤B得到的混合液转移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在128℃条件下加热10h，自然冷却；

D、过滤后用乙醇反复洗涤固体4次，喷雾干燥，即可。

所述的步骤A中，所述的去离子水和乙醇的体积比为1：8.5。

所述的步骤B中，所述的氯化铵的物质的量为硝酸铋物质的量的2.5倍。

所述的步骤B中，油酸与乙醇的体积比为1.5：10；甘油与乙醇的体积比为0.3：10。

实施例2

一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将适量的硝酸铋溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，搅拌得到澄清溶液，其中硝酸铋浓度为0.3mol/L；

B、称量氯化铵、甘油和油酸加入上述溶液中，搅拌均匀；

C、将步骤B得到的混合液转移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在150℃条件下加热8h，自然冷却；

D、过滤后用乙醇反复洗涤固体5次，喷雾干燥，即可。

所述的步骤A中，所述的去离子水和乙醇的体积比为1：6。

所述的步骤B中，所述的氯化铵的物质的量为硝酸铋物质的量的4倍。

所述的步骤B中，油酸与乙醇的体积比为1：10；甘油与乙醇的体积比为0.5：10。

实施例3

一种具有超强降解效果的BiOCl光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将适量的硝酸铋溶于去离子水和乙醇的混合溶液中，搅拌得到澄清溶液，其中硝酸铋浓度为0.1mol/L；

B、称量氯化铵、甘油和油酸加入上述溶液中，搅拌均匀；

C、将步骤B得到的混合液转移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在120℃条件下加热12h，自然冷却；

D、过滤后用乙醇反复洗涤固体3次，喷雾干燥，即可。

所述的步骤A中，所述的去离子水和乙醇的体积比为1：10。

所述的步骤B中，所述的氯化铵的物质的量为硝酸铋物质的量的2倍。

所述的步骤B中，油酸与乙醇的体积比为3：10；甘油与乙醇的体积比为0.2：10。

以下对实施例1-3制备的的BiOCl光催化剂样品进行测试(测试结果见表1)，具体测试方法如下：

(1)气相甲醛降解测试：甲醛是常见的室内污染物，《GB/T 16127-1995居室空气中甲醛的卫生标准》规定的室内甲醛最高容许浓度为0.08mg/m³。本实施例中，采用湖南华思仪器有限公司生产的PFD-5060型光化学反应仪(250L)来模拟居室环境，并采用5支T5直管荧光灯管(14W)模拟居室内自然光以及照明光源，对实施例1-3得到的BiOCl样品光催化降解甲醛性能测试，步骤如下：

每次将1g制备样品涂在50cm×50cm的玻璃板上，待样品板自然干燥后，将其放入试验舱，调节升降台使得样品表面与灯的距离20cm，密闭试验舱，然后用微量注射器精确量取30μL浓度为0.016mg/μL的甲醛溶液，通过仪器自带的进样装置，同时由辅助升温和通气装置使得甲醛以气体形式进入并均匀的分散在试验舱中。随后打开灯管、风扇(20W)，进行光催化反应，光照12h后，用恒流大气采样器采样10L(流速1L/min，采气时间10min)。最后按照国家标准《GB/T 16129-1995居住区大气中甲醛卫生检验标准方法-分光光度法》测试甲醛浓度，甲醛的降解率计算公式为η＝(C₀－C₁₂)/C₀×100％，式中：η为降解率，C₀为测试结束时空白(无样品)试验舱的甲醛浓度值，C₁₂为测试结束时放有样品试验舱的甲醛浓度值。

(2)刚果红溶液降解测试：刚果红是一种典型的联苯胺类直接偶氮染料，在特定条件下样品对刚果红溶液的降解率越大，说明其光催化性能越好。本具体实施方式中，所用刚果红溶液的浓度为20mg/L，所用光源为500W氙灯(模拟太阳光)，在上海比朗仪器有限公司生产的BL-GHX-V型光化学反应仪上测试产品的光催化性能。步骤如下：

每次取100ml刚果红溶液和0.1g产品混合，先在无光照条件下搅拌40min，使溶液混合均匀。然后开灯光照，进行光催化反应。光照5h时用离心管取样，经高速离心后，取上清液在分光光度计上500nm波长处测其吸光度值，则刚果红溶液的降解率计算公式为：降解率＝(A₀－A_t)/A₀×100％，式中A₀为初始刚果红溶液的吸光度值，A_t为光照5h时刚果红溶液的吸光度值。

(3)六价铬溶液降解测试：六价铬可造成典型的重金属污染，毒性较强，本具体实施方式中，采用重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)溶液模拟含六价铬(Cr(Ⅵ))废水，对六价铬溶液降解即为将其还原为无毒或毒性较弱的三价铬等物质，所用重铬酸钾溶液的浓度为10mg/L，所用光源为500W氙灯(模拟太阳光)，在上海比朗仪器有限公司生产的BL-GHX-V型光化学反应仪上测试产品的光催化性能，并采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467-1987水质六价铬测定)测试六价铬(Cr(Ⅵ))的含量。步骤如下：

每次取100ml六价铬溶液和0.2g产品混合，先在无光照条件下搅拌40min，使溶液混合均匀。然后开灯光照，进行光催化反应。光照5h时用离心管取样，经高速离心后，取2mL上清液加入到50mL比色管里用蒸馏水定容，然后依次加入2mL硫酸溶液(体积比为1:1)和2mL含有二苯碳酰二肼的丙酮溶液，显色10min后，在分光光度计上540nm波长处测其吸光度值，则六价铬溶液的降解率计算公式为：降解率＝(B₀－B_t)/B₀×100％，式中B₀为初始重铬酸钾溶液的吸光度值，B_t为光照5h时重铬酸钾溶液的吸光度值。

(4)BiOCl样品禁带宽度值Eg的计算：利用[F(R)hv]^1/2对hv做图，利用直线部分外推至横坐标交点(做拐点的切线)，即为禁带宽度值，A(Absorbance)即为紫外可见漫反射中的吸光度。

表1：实施例1-3制备的的BiOCl样品对有机物的降解效果测试结果(以下降解率的测试结果均为5个测试样品的测试结果平均值)；

样品	实施例1	实施例2	实施例3
				气相甲醛的降解率％	98.18	96.77	97.25
刚果红溶液的降解率％	93.76	92.88	92.62
				六价铬溶液的降解率％	91.53	90.34	90.71
BiOCl样品禁带宽度值Eg	2.96	2.87	2.85

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。