阅读说明：本技术 BiO(HCOO)xIyBr1-x-y固溶体光催化剂的固相研磨制备方法 (BiO(HCOO)xIyBr1-x-yThe solid-phase grinding preparation method of mischcrystal photocatalyst ) 是由 韩巧凤 彭茂媛 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种室温固相研磨法制备片状溴-碘-甲酸氧铋固溶体BiO(HCOO)_xI_yBr_(1-x-y)光催化剂的方法及其性能研究,特别是采用了简单的固相研磨法,制备得到片状溴-碘-甲酸氧铋固溶体。该样品的制备方法包括以下步骤：将五水硝酸铋与甲酸钠粉末置于研钵中,常温下研磨一定时间后直接加入溴化钾研磨,再加入碘化钾继续研磨一定时间,反应结束后洗涤干燥即可得到片状溴-碘-甲酸氧铋固溶体。固溶体在降解模拟污染物罗丹明B(RhB)时具有很好效果,表明其在环境污染治理方面具有良好的应用前景。(The present invention relates to a kind of Room Temperature Solid State polishings to prepare the bromo- iodo- formic acid oxygen bismuth solid solution BiO (HCOO) of sheet x I y Br 1‑x‑y The bromo- iodo- formic acid oxygen bismuth solid solution of sheet is prepared especially with simple solid-phase sequencing in the method and its performance study of photochemical catalyst.The preparation method of the sample is the following steps are included: five water bismuth nitrates and sodium formate powder are placed in mortar, it is ground under room temperature and is directly added into potassium bromide grinding after a certain period of time, it adds potassium iodide to continue to grind certain time, the bromo- iodo- formic acid oxygen bismuth solid solution of sheet can be obtained in washing drying after reaction.Solid solution has very good effect when degrading simulating pollution object rhodamine B (RhB), shows that it has a good application prospect in terms of environmental pollution improvement.)

BiO(HCOO)xIyBr1-x-y固溶体光催化剂的固相研磨制备方法

技术领域

本发明属于无机纳米材料制备领域，具体来说，是一种BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体光催化剂的固相研磨制备方法。

背景技术

当今社会面临着能源短缺和环境污染两大难题，半导体光催化剂因其具有解决能源和环境问题上的巨大潜力而引起了广泛的研究兴趣。迄今为止，各种半导体材料被设计成光催化剂，包括金属氧化物、硫化物、氮化物及其复合物。其中铋的氧化物具有[Bi₂O₂]²⁺的层状结构,例如Bi₂O₃,BiOX(X＝Cl,Br,I),BiVO₄,Bi₂WO₆,Bi₄Ti₃O₁₂,BiPO₄,Bi₂O₂CO₃,BiOHCOO等。这种独特的层状结构形成的内部电场有利于光生电子和空穴的分离，从而提高了其光催化效果。

然而,BiOHCOO较大的禁带宽度约为3.30eV(Xiong,Cheng,et al.BiOCOOHhierarchical nanostructures:Shape-controlled solvothermal synthesis andphotocatalytic degradation performances[J].CrystEngComm,2011,13,2381)使其只能在紫外光的激发下显示出光催化活性，而紫外光约占太阳光的5％。因此扩大BiOHCOO的光吸收范围显得尤为重要。到目前为止，人们已经开发出许多方法来扩大宽带隙半导体的光响应范围，包括构造异质结构、金属和非金属元素掺杂和共掺杂、贵金属沉积、晶体面设计、构建固溶体等。其中，固体溶液的形成可以连续地调节带结构，从而在氧化还原能力和光吸收之间达到最佳平衡，使光催化活性达到最大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体光催化剂的固相研磨制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：在室温下通过依次加入水难溶性的五水硝酸铋，水溶性的甲酸钠，碘化钾，溴化钾原料于研钵中研磨，固相研磨制备出结晶性良好的BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体光催化剂，从而实现了本发明的目的，包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O与HCOONa混合研磨一定时间；

步骤2：在步骤1所得产物中加入KI，KBr继续研磨一定时间；

步骤3：反应结束后洗涤干燥后即得片状BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体光催化剂。

步骤1所述的研磨时间为1h；

步骤1所述的研磨温度为室温；

步骤2所述的加样品顺序为先碘化钾，后溴化钾；

步骤2所述加碘化钾研磨时间为1h，加溴化钾研磨时间为1h，研磨温度为室温；

步骤1和2所述加Bi(NO₃)₃·5H₂O，HCOONa，KBr,KI的摩尔比为1:5:0.2:0.2至1:5:0.4:0.4。

步骤3所述洗涤方式为水洗3次，乙醇洗1次；

步骤3所述干燥温度为室温；

本发明所述的最佳方案为：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O与HCOONa混合研磨1.0h；

步骤2：在步骤1所得产物中依次加入0.3mmolKI研磨1.0h，再加入0.3mmolKBr

继续研磨；

步骤3：反应结束后洗涤即得片状BiO(HCOO)_0.4I_0.3Br_0.3固溶体光催化剂。

本发明有以下显著优点：

1、该方法简单，实验周期短，节约时间，产量高。无需加入任何模板剂，仅使用五水硝酸铋，甲酸钠，溴化钾，碘化钾原料得到了BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体；

2、本发明所制得的BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y为片状；

3、该纳米晶对罗丹明B(RhB)表现出优异的可见光催化降解性能，在工业废水治理领域具有良好的应用。

附图说明

图1为本发明制备片状BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体的流程示意图。

图2为实施例1BiO(HCOO)_0.4I_0.3Br_0.3所得纳米晶的透射电镜图片。

图3为实施例1所得样品XRD谱图。

图4为对比例1所得样品XRD谱图。

图5为对比例2所得样品XRD谱图。

图6为对实施例1-3和对比例1-3的样品在可见光下降解20mg/L的罗丹明B降解图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

结合图1，本发明利用研磨法制备具有独特形貌的BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y催化剂的方法，其特征包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O与HCOONa混合研磨一定时间；

步骤2：将步骤1所得产物中加入KI，KBr继续研磨；

步骤3：反应结束后洗涤即得片状BiO(HCOO)_xI_yBr_1-x-y固溶体光催化剂。

下面结合实施例、对比例，附图对本发明做进一步详细的说明：

实施例1

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O与HCOONa混合研磨1.0h；

步骤2：在步骤1所得产物中依次加入0.3mmolKI研磨1.0h，再加入0.3mmolKBr

继续研磨1.0h；

步骤3：反应结束后洗涤干燥即得片状BiO(HCOO)_0.4I_0.3Br_0.3固溶体光催化剂。

所得产物透射电镜图片如图2所示，为超薄纳米片状，有轻微团聚。图3为其XRD谱图，谱图显示产物结晶度较好。图6显示其对20mg/L罗丹明B的降解效果，30min中降解90％，120min完全降解。

实施例2

步骤1：同实施例1；

步骤2：同实施例1，其他条件不变，只改变KI,KBr得加入量，均变为0.2mmol；

步骤3：反应结束后洗涤干燥即得片状BiO(HCOO)_0.6I_0.2Br_0.2固溶体光催化剂

所得产物光催化效果如图6所示，对20mg/L的罗丹明B有可见光活性，降解率为：30min降解80％，120min降解完全。

实施例3

步骤1：同实施例1；

步骤2：同实施例1，其他条件不变，只改变KI,KBr得加入量，均变为0.4mmol；

步骤3：反应结束后洗涤即得片状BiO(HCOO)_0.2I_0.4Br_0.4固溶体光催化剂

所得产物光催化效果如图6所示，对20mg/L罗丹明B的吸附明显增强，吸附平衡时，吸附量达到90％。同时表现出光催化效果，但效果不显著。

对比例1

步骤1：将1mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O与5mmol HCOONa置于研钵中研磨1.0h；

步骤2：反应结束后洗涤即得BiOHCOO纳米晶。

所得产物XRD谱图如图5所示，产物在可见光下降解20mg/L罗丹明B如图6所示，光照120min降解率为14％。

对比例2

步骤1：将1mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O与5mmol HCOONa置于研钵中研磨1.0h；

步骤2：将步骤1得到的产物加入0.3mmol KI研磨1.0h；

步骤3：反应结束后洗涤、干燥即得到BiO(HCOO)_0.7I_0.3固溶体

产物在可见光下降解20mg/L罗丹明B如图6所示，光照120min后降解率为60％。

对比例3

步骤1：将1mmol Bi(NO₃)₃·5H₂O与5mmol HCOONa置于研钵中研磨1.0h；

步骤2：将步骤1得到的产物加入0.3mmol KBr研磨1.0h；

步骤3：反应结束后洗涤、干燥即得到BiO(HCOO)_0.7Br_0.3固溶体。

所得产物XRD谱图如图5所示，产物在可见光下降解20mg/L罗丹明B如图6所示，光照120min后降解率为30％。