高可见光催化活性的BiOCl纳米光催化剂的制备方法和应用
阅读说明：本技术 高可见光催化活性的BiOCl纳米光催化剂的制备方法和应用 (Preparation method and application of BiOCl nano photocatalyst with high visible light catalytic activity ) 是由 王立艳 盖广清 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光催化剂技术领域,具体是提供了一种简单、易于操作、不使用任何有机溶剂和特殊设备,在室温下即可快速合成高可见光催化活性的BiOCl光催化剂的方法。所述方法包括：S1、将一定量的聚乙二醇溶于去离子水中,再加入水溶性铋盐或其水合物,充分搅拌；S2、将一定量的水溶性氯盐加入上述溶液中,室温下充分搅拌；S3、分离产生的沉淀物、洗涤、干燥、得到BiOCl纳米光催化剂粉末。本发明方法合成的BiOCl纳米光催化剂的微观形貌为高分散性的纳米片或由纳米片组装而成的纳米花,在LED灯带下,催化剂表现出突出的可见光催化活性,解决现有技术存在的产物可见光催化活性低、制备过程复杂、安全隐患大、不环保、能耗高等问题。(The invention relates to the technical field of photocatalysts, and particularly provides a method for quickly synthesizing a BiOCl photocatalyst with high visible-light catalytic activity at room temperature, which is simple and easy to operate, and does not use any organic solvent or special equipment. The method comprises the following steps: s1, dissolving a certain amount of polyethylene glycol in deionized water, adding water-soluble bismuth salt or hydrate thereof, and fully stirring; s2, adding a certain amount of water-soluble chloride salt into the solution, and fully stirring at room temperature; and S3, separating the generated precipitate, washing and drying to obtain BiOCl nano photocatalyst powder. The microscopic morphology of the BiOCl nano photocatalyst synthesized by the method is a nano sheet with high dispersibility or a nano flower assembled by the nano sheet, and the catalyst shows outstanding visible light catalytic activity under an LED lamp belt, so that the problems of low visible light catalytic activity of a product, complex preparation process, large potential safety hazard, environmental pollution, high energy consumption and the like in the prior art are solved.)
技术领域
本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及具有高可见光催化活性的BiOCl纳米光催化剂的制备方法。
背景技术
现有技术曾报道氯氧化铋(BiOCl)可作为光催化剂或电极材料。作为无机材料光催化剂，该无机材料用不同的制备方法制备，可以获得不同的微观形貌，而不同的微观形貌又决定了其具有不同的催化性能和催化能力的强弱。
例如，发明专利CN 110240197 A公开了一种超薄纳米片自组装的多层次BiOCl微球及其在光催化偶联苄胺到亚胺的应用。该方案以五水合硝酸铋和氯化钾为原料，以乙二醇为溶剂，加入表面活性剂PVPK30，通过高压反应釜中160℃下溶剂热法反应14h制备而成由纳米片自组装多层次BiOCl微球，应用于将苄胺氧化偶联转变为亚胺，实验证明苄胺在光照6h后转化率达到61％。该方案存在反应时间长、反应压力高、存在爆炸隐患、能耗高、用到大量具有一定毒性的乙二醇等问题。制备的BiOCl微球用于将苄胺氧化偶联转变为亚胺，对其他有机污染物的降解催化未做研究。发明专利CN 108467062 A公开了一种玫瑰花状BiOCl及用作电极材料的用途，其制备过程与CN 110240197 A类似，采用五水合硝酸铋和氯化钠加入乙二醇溶剂中搅拌2h后，转移到高压反应釜中，在170℃下溶剂热反应6h，得到玫瑰花状BiOCl，并将BiOCl用作电极材料。该方案同样存在反应压力高、存在爆炸隐患、能耗高、用到大量具有一定毒性的乙二醇等问题，且该方案同样未研究BiOCl对其他有机污染物的降解催化性能。专利CN 104475131 B公开了一种可见光响应型纳米片状氯氧化铋催化剂及其制备方法，将五水合硝酸铋加入浓盐酸和异丙醇胺混合溶液中，室温搅拌溶解，用氨水调pH为4-7，制得纳米片状氯氧化铋。该反应在常温下进行，虽不用高压釜，但反应中使用异丙醇胺和37.5％浓盐酸混合为溶剂，并用氨水调节pH值，异丙醇胺和氨水对眼、皮肤、口腔鼻腔粘膜、呼吸系统有一定程℃的损害，故生产环境安全性和环保性很差。发明专利CN108855011 A公开了一种具有吸附和可见光催化降解协同作用的复合材料。其制备方法为，将五水合硝酸铋、活性碳纤维、氯化钾、碘化钾在乙二醇、丙三醇等溶剂中混合，再转移至高压水热釜中，在120-180℃下反应10-16h。将所得复合材料分散在乙腈、N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺溶剂中，再加入硅烷偶联剂，在60-80℃搅拌4-8h,再加入聚乙烯亚胺水溶液，搅拌4-6h,得到接枝了聚乙烯亚胺的碳纤维负载碘氧化铋/氯氧化铋。该方案需要高压水热反应，能耗高。使用的乙腈、N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺的复合溶剂均为刺激性、高毒性、易燃、易挥发的溶剂。该复合材料以活性碳纤维为载体并通过接枝带有正电荷的聚乙烯亚胺使材料具有吸附性，可吸附带负电荷的分子，载体上负载的碘氧化铋或氯氧化铋本身不具吸附性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在室温下即可快速合成BiOCl光催化剂的制备方法，不仅合成过程简单、易于操作、不使用任何有机溶剂和特殊设备(如高压釜)、绿色环保安全性高，且合成的BiOCl纳米光催化剂为高分散性的纳米片或由纳米片组装而成的纳米花微观形貌，即使在LED灯带(32W)作用下，催化剂表现出突出的可见光催化活性，且兼具高吸附性，解决现有技术存在的BiOCl产物可见光催化活性低、制备过程复杂、安全隐患大、不环保、能耗高等问题。
本发明的技术方案如下：
一种高可见光催化活性的BiOCl纳米光催化剂的制备方法，包含如下步骤：
S1、将一定量的聚乙二醇溶于去离子水中，再加入水溶性铋盐或其水合物，充分搅拌；
S2、将一定量的水溶性氯盐加入上述溶液中，室温下充分搅拌；
S3、分离产生的沉淀物、洗涤、干燥、得到BiOCl粉末。
优选地，S1中，聚乙二醇的分子量为200-10000。
其中，可采用多种分子量的聚乙二醇混合使用。
优选地，S1中，水溶性铋盐为五水合硝酸铋Bi(NO3)3〃5H2O或氯化铋。
优选地，S1中的搅拌是在常温下搅拌30-60min。
优选地，S1中，聚乙二醇与五水合硝酸铋的摩尔比为0.01-4:1；具体用量比与聚乙二醇的分子有关。
优选地，S2中，所述水溶性氯盐为氯化钾或氯化钠；其用量与五水合硝酸铋的摩尔比为1:1。
优选地，S2中的搅拌是在常温下搅拌30-60min。
优选地，S3中，干燥条件为60度以下真空干燥，干燥时间为12-24h；优选为40℃，干燥20h。干燥可以是鼓风干燥箱干燥，也可以是真空干燥，也可以室温风干，真空干燥可以在较低温度下，防止温度过高使产物氧化变质，室温干燥速度太慢，具体干燥时间要根据产物含水量。
一种利用上述BiOCl纳米光催化剂对有机污染物进行光催化降解的方法，包括：先将上述任一实施例制备的BiOCl光催化剂投加到有机污染物水溶液中进行暗吸附，再使用LED灯带照射BiOCl光催化剂材料；或者不进行暗吸附，直接使用LED灯带照射溶液，通过光催化反应使有机污染物降解。优选地，所述有机污染物为罗丹明B。
本申请中，常温和室温代表相同的含义，实验室的自然温度，通常可解释为20-35℃之间。
与现有技术相比，本发明的技术效果包括：
(1)本发明的制备方法除干燥外，其余均为常温常压下操作，合成路线简单，合成反应可在常温下进行，不需要使用高压釜等特殊设备，无加热，制备过程简单、易于操作、安全性高，设备成本及能耗成本。
(2)本发明的制备方法，除基本原料外，仅使用去离子水和聚乙二醇，整个反应中不引入有机溶剂，安全环保，免去有机溶剂需要回收后处理麻烦，无毒无害、不会产生易燃中毒隐患、绿色环保，生产安全性高，聚乙二醇易回收(特别是聚乙二醇800以上时为固体，可以通过浓缩聚乙二醇溶液，加入到10倍体积的冰乙醚中沉淀从而便利地回收聚乙二醇，聚乙二醇600以下为液体时较难回收)，产率接近100％，催化剂效率高，且可重复利用，适合大批量工业生产。
(3)本发明所得样品为高分散性的纳米片或由纳米片组装而成的BiOCl纳米花，纳米花直径大小约1-3μm，纳米片厚度约10纳米左右。
(4)本发明制备的BiOCl纳米光催化剂，具有极佳的光催化降解效率。经测试，经60min暗吸附，BiOCl纳米花对RhB溶液(罗明丹B)的吸附率达到54％，催化剂吸附RhB变为红色，再经LED灯带(32W，白光)照射，15min内RhB溶液降解为无色，降解率达100％，70min内催化剂变为无色。若将BiOCl粉末直接投入到RhB溶液中，不经过暗吸附，直接用LED灯带(白光，32W)照射，15min内RhB溶液也降解为接近无色，70min内催化剂完全变为无色。采用氙灯(波长λ﹥390nm，300W)直接照射，6min内RhB溶液和催化剂完全降解为无色，降解率达100％。
本发明制备的BiOCl纳米光催化剂在LED灯带(32W，白光)照射下，具有突出的可见光催化活性，使其可应用于室内有机污染物降解。本发明解决了现有技术存在的制备复杂、使用试剂种类多、有机溶剂耗量大、生产环境存在毒性污染、安全隐患大、能耗高、成本高等问题。
附图说明
图1为本实施例1和对比例1制备的氯氧化铋样品的XRD图。
图2是本发明实施例1和对比例1制备的氯氧化铋样品的不同放大倍率下的SEM照片；(a，b)实施例1氯氧化铋的SEM照片；(c,d)为对比例1氯氧化铋的SEM照片。
图3是本发明实施例1制备的氯氧化铋样品的TEM照片。
图4是本发明实施例2(a)和实施例12(b)制备的氯氧化铋样品的SEM照片。
图5是本发明实施例1和对比例1制备的氯氧化铋对罗丹明B的光催化降解效果图；其中(a)是在实施例1催化剂作用下，先暗吸附再LED灯照射，罗丹明B溶液吸光度随时间的变化曲线；图中曲线从上至下依次对应未加光催化剂、暗吸附60min、LED灯照5min、LED灯照10min、LED灯照15min；(b)是在对比例1催化剂作用下，先暗吸附再LED灯照射，罗丹明B溶液吸光度随时间的变化曲线；图中曲线从上至下依次对应未加光催化剂、暗吸附60min、LED灯照5min、LED灯照10min、LED灯照15min、LED灯照20min、LED灯照30min、LED灯照40min；(c)是在实施例1和对比例1催化剂作用下，先暗吸附再LED灯照射时，罗丹明B溶液降解率曲线；(d)是在实施例1和对比例1催化剂作用下，直接用LED灯照射，罗丹明B溶液降解率曲线；(e)是在实施例1和对比例1催化剂作用下，直接用氙灯照射，罗丹明B溶液降解率曲线。
具体实施方式
本发明的技术方案包括：
一种高可见光催化活性的BiOCl纳米光催化剂的制备方法，包含如下步骤：
S1、将一定量的聚乙二醇溶于去离子水中，再加入水溶性铋盐或其水合物，充分搅拌；
S2、将一定量的水溶性氯盐加入上述溶液中，室温下充分搅拌；
S3、分离产生的沉淀物、洗涤、干燥、得到BiOCl纳米光催化剂粉末。
优选地，S1中，聚乙二醇的分子量为200-10000。
优选地，S1中，水溶性铋盐为五水合硝酸铋Bi(NO3)3〃5H2O或氯化铋。
优选地，S1中的搅拌是在常温下搅拌30-60min。
优选地，S1中，聚乙二醇与五水合硝酸铋的摩尔比为0.01-4:1，具体地，聚乙二醇分子量为10000时，其与硝酸铋摩尔比为0.01-0.5：1；
聚乙二醇分子量为8000时，其与硝酸铋摩尔比为0.02-0.5：1；
聚乙二醇分子量为6000时，其与硝酸铋摩尔比为0.04-0.5：1；
聚乙二醇分子量为4000时，其与硝酸铋摩尔比为0.06-0.6：1；
聚乙二醇分子量为2000时，其与硝酸铋摩尔比为0.1-1.5：1；
聚乙二醇分子量为1000时，其与硝酸铋摩尔比为0.2-2：1；
聚乙二醇分子量为600时，其与硝酸铋摩尔比为0.3-3：1；
聚乙二醇分子量为400时，其与硝酸铋摩尔比为0.35-3.5：1；
聚乙二醇分子量为200时，其与硝酸铋摩尔比为0.5-4：1。
聚乙二醇为氯氧化铋形成时的形貌控制剂和分散剂，用量低于上述范围时，生成的氯氧化铋片层较厚，分散性不好；用量超出上述范围时，大量聚乙二醇浪费，或覆盖在氯氧化铋表面，会影响其光催化性能。
水是水解沉淀反应的溶剂，用量少，会影响硝酸铋和氯化钾的水解沉淀反应，导致分散性不好，用量多则降低设备生产能力，在一定范围内改变用水量对产物性能影响不大。
优选地，S2中，所述水溶性氯盐为氯化钾或氯化钠，其用量与五水合硝酸铋的摩尔比为1:1。
优选地，S2中的搅拌是在常温下搅拌30-60min。
优选地，S3中，真空干燥，干燥温度为40-60℃，干燥时间为12-24h；优选为50℃，干燥20h。采用低温真空干燥主要是防止氯氧化铋高温发生氧化反应，一般是温度低则需要时间长，温度高则时间短，也可以60度真空干燥。
本发明制备BiOCl光催化剂的反应原理：原料五水合硝酸铋，分子式为Bi(NO3)3〃5H2O，遇水则水解成硝酸氧铋BiO(NO3)，加入KCl后,Cl-则取代NO3 -，生成BiOCl。聚乙二醇是一种非离子型表面活性剂，可以看作由若干个CH2CH2O结构单元重复键接而成，分子链含有很多氧原子，Bi3+和聚乙二醇、水之间可以发生配位作用，生成含铋多聚络合物，这种络合物与氯离子发生的反应过程可以有序进行。因此，聚乙二醇在BiOCl生成过程中起到形貌控制作用。另外，聚乙二醇也是一种非离子型表面活性剂，具有较强的分散作用和形貌控制作用。
为了解释本发明的技术方案和效果，以下结合具体实施例和对比例进一步说明。
实施例1
将1mmol的聚乙二醇2000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋2mmol，室温搅拌30min后，加入2mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例1制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为54％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为98％，15min降解率为100％。
对比例1
先将1mmol五水合硝酸铋溶于40mL去离子水中,室温搅拌40min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40度真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对对比例制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为26％，再用Led灯(32W)照射，15min降解率为48％，20min降解率为57％,30min降解率为77％。
采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等测试手段，对实施例1和对比例1制备的两种BiOCl粉末产物晶态结构和微观形貌进行了表征。
如图1所示，为实施例1和对比例1制备的BiOCl粉末的XRD图。对比标准卡片PDF06-0249，可以看出，表明本发明的方法确实制得了BiOCl；对比例1的XRD图显示了结晶峰强度较高，说明未添加聚乙二醇改性的BiOCl产物纯净、结晶性更好；而实施例1的XRD图表明所制备的BiOCl产物结晶峰强度下降，尤其是(001)、(002)、(101)和(102)晶面对应的特征峰明显下降，这主要是受到不定型态聚乙二醇的影响。
如图2所示，为实施例1和对比例1制备的BiOCl粉末在不同放大倍率下的SEM照片。由图2a和b可以看出,实施例1制备的BiOCl粉末样品是由纳米片组装而成的球状纳米花，纳米花直径约为1-2μm，纳米片厚度约10nm左右。这种组成纳米花的纳米片排列有序，不存在堆叠现象，且厚度较薄，主要是聚乙二醇起到分散和控制形貌的作用。该微球表面微孔结构有利于其对染料的吸附和传质,因而表现出较好的染料敏化可见光光催化活性。
而由图2c和d可以看出,对比例1制备的BiOCl粉末样品主要是由纳米片组成，纳米片厚度约40nm,纳米片部分呈现分散状态，部分堆叠在一起。与图2a和b的纳米花形貌相比，纳米片较厚，且部分堆叠，分散性差，是其光催化性能较差的原因。
如图3所示，为实施例1制备的BiOCl粉末的TEM照片。TEM照片进一步验证了BiOCl粉末样品微观形貌为纳米片组装而成的球状纳米花。
实施例2
先将0.1mmol的聚乙二醇2000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例2制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为40％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为74％，15min降解率为81％，20min降解率为92％。
采用扫描电镜对实施例2样品进行了微观形貌表征，如图4a所示。可以看出，实施例2制备的BiOCl样品主要呈现纳米片形貌，纳米片分散性较好，同时有少量的纳米花状，纳米花直径约为2-3μm。分散性较好的纳米片和纳米花同时存在的BiOCl样品，也可以具有优异的光催化性能。
实施例3
先将1.5mmol的聚乙二醇2000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在45℃真空干燥箱中干燥14h，即得BiOCl粉末。
对实施例3制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，罗丹明B溶液的吸附降解率为45％，再用Led灯(32W)照射，光照10min罗丹明B溶液的降解率为80％，光照15min罗丹明B溶液降解率为88％，光照20min罗丹明B溶液降解率为95％。
实施例4
先将0.4mmol的聚乙二醇1000溶于30mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例4制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，罗丹明B溶液的吸附降解率为43％，再用Led灯(32W)照射，光照10min罗丹明B溶液的降解率为75％，15min降解率为84％，20min降解率为95％。
实施例5
先将0.4mmol的聚乙二醇4000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在55℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例5制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为52％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为70％，15min降解率为88％，20min降解率为98％。
实施例6
先将0.2mmol的聚乙二醇6000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌40min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在50℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例6制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为57％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为79％，15min降解率为97％，20min降解率为99％。
实施例7
先将0.2mmol的聚乙二醇8000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在60℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例7制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为55％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为90％，15min降解率为97％，20min降解率为99％。
实施例8
先将0.2mmol的聚乙二醇10000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌60min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在60℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例8制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为55％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为88％，15min降解率为97％，20min降解率为98％。
实施例9
先将1.7mmol的聚乙二醇600溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。聚乙二醇600为液体状态，反应废液无法回收。
对实施例9制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为40％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为72％，15min降解率为85％，20min降解率为92％。
实施例10
先将0.1mmol的聚乙二醇20000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌60min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在60℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例10制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为60％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为80％，15min降解率为87％，20min降解率为92％。
与实施例8相比，光催化活性有所降低，尽管20min光照后，罗丹明B的降解率大于90％，但聚乙二醇20000的单价成本远远高于其它分子量的聚乙二醇。
实施例11
将2mmol的聚乙二醇2000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在50℃真空干燥箱中干燥12h，即得BiOCl粉末。
对实施例11制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为48％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为80％，15min降解率为91％，20min降解率为95％。
对比实施例1、3和11的光催化测试数据可以看出，聚乙二醇2000与硝酸铋摩尔比从0.5增大到1.5时，罗丹明B的降解率下降，当二者摩尔比为2时，罗丹明B的降解率下降明显。聚乙二醇用量太多，则过量聚乙二醇覆盖在氯氧化铋表面，影响氯氧化铋的光催化性能，同时还会浪费大量原料。
实施例2-11制备的BiOCl粉末的光催化性能研究表明，在暗吸附60min后，再用LED灯照射20min，罗丹明B溶液降解率均达到90％以上。
实施例12
将0.02mmol的聚乙二醇2000溶于40mL去离子水中，再加入五水合硝酸铋1mmol，室温搅拌30min后，加入1mmol氯化钾，搅拌40min。沉淀通过离心分离、去离子水洗涤至中性，在40℃真空干燥箱中干燥15h，即得BiOCl粉末。
对实施例12制备样品的光催化性能研究表明，暗吸附60min后，吸附降解率为30％，再用Led灯(32W)照射，10min降解率为60％，15min降解率为68％，20min降解率为72％。
采用扫描电镜对实施例12样品进行了微观形貌表征，如图4b所示。可以看出，制备的BiOCl样品呈现纳米片形貌，未观察到纳米花，纳米片存在部分堆叠现象，分散性较差，是其光催化效率较低的主要原因。
本发明制备的BiOCl光催化剂粉末，其微观形貌为纳米片或纳米花，且分散性越好、纳米片较薄的光催化性能越好，反之纳米片较厚，吸附性高的多为纳米花球状。
对实施例1-12和对比例1制备的BiOCl粉末进行吸附和光催化降解实验配制RhB溶液(浓度10mg/L)，各实验中RhB溶液的浓度均相等。
对实施例1-12及对比例1制备的BiOCl粉末催化剂样品，先暗吸附再进行光照方式测试，60min暗吸附率和Led(32W)光照后RhB溶液的降解率如下：
RhB溶液中RhB的吸附率和降解率是通过紫外可见分光光度计进行吸光度测量和计算所得。
在不同的光照条件下，进一步比较本实施例1制备的BiOCl粉末催化剂和对比例1制备的BiOCl粉末对RhB的光催化降解能力。
(1)先暗吸附再LED灯带(白光，32W)照射(如图5a-c)
实施例1制备的BiOCl粉末催化剂投入到RhB溶液中，经60min暗吸附，再经LED灯带(白光，32W)照射，15min内RhB溶液降解率达到100％，溶液变为无色，70min内催化剂粉末完全变为无色。
对比例1制备的对比样品，投入到RhB溶液中，经60min暗吸附，再经LED灯带(白光，32W)照射，LED光照30min后,RhB溶液降解率只有77％，催化剂粉末仍带有较深的粉红色。
(2)无暗吸附直接用LED灯带(白光，32W)照射(如图5d所示)。
实施例1制备的BiOCl粉末，投入到RhB溶液中，不经过暗吸附，直接用LED灯带(白光，32W)直接照射，15min内RhB溶液即降解为接近无色，70min内催化剂完全变为无色。
对比例1制备的对比样品，投入到RhB溶液中，不经过暗吸附，直接用LED灯带(白光，32W)直接照射，30min后RhB溶液降解率只有72％。
(3)无暗吸附直接用氙灯(λ﹥390nm，300W)直接照射(如图5e所示)。
实施例1制备的BiOCl粉末，投入到RhB溶液中，不经过暗吸附，采用氙灯(λ﹥390nm，300W)直接照射，6min内RhB溶液和催化剂即完全降解为无色。
对比例1制备的对比样品，投入到RhB溶液中，不经过暗吸附，采用氙灯(λ﹥390nm，300W)直接照射，20min后RhB溶液和催化剂才降为无色。
经过上述暗吸附率比较可知，本发明实施例1制备的BiOCl粉末催化剂样品对RhB溶液的吸附率远优于对比例1。
在吸附性能上，对于实施例1-11，暗吸附60min后，催化剂对罗丹明B的吸附降解率均高于40％，具有较优的吸附性能，较多的罗丹明B分子吸附在催化剂表面，增强了有机染料光敏化作用，提高了光催化效率。然而，实施例12和对比例1吸附性能较低。说明在制备BiOCl粉末过程中，聚乙二醇用量对BiOCl粉末产品的吸附性能有影响，聚乙二醇分子量和用量是影响BiOCl粉末吸附性能的关键，选用低分子量的聚乙二醇则添加量需要较多，选用高分子量聚乙二醇则所需添加量较少，即可达到较好的吸附性能。
如上表实验结果可知，实施例1制备的BiOCl光催化剂的光催化性能最为优异，Led照射15min时罗丹明B分子的降解率达100％；其次，实施例6-8制备的BiOCl光催化剂，在Led照射15min时罗丹明B分子的降解率即已达到97％。由此说明，每1mmol五水合硝酸铋对应加入0.5mmol的聚乙二醇2000，或每1mmol五水合硝酸铋对应加入0.2mmol的聚乙二醇6000、聚乙二醇8000或聚乙二醇10000时制备的BiOCl光催化剂的催化活性最好。
光催化降解反应离不开催化剂对有机染料的吸附，吸附是光催化降解的重要前提，吸附效率高则促进光催化反应的快速进行。不论是LED灯为光源，还是氙灯为光源，实施例1制备的BiOCl粉末催化剂对RhB的可见光催化降解性能远优于对比例1。
由于氙灯功率大，光强度大，氙灯作用下，催化剂对RhB的光催化降解效率更高，但LED灯为家居生活中常见光源，在此光源作用下，催化剂表现出突出的光催化性能，表明该催化剂可用于室内降解有机污染物。当使用LED灯带(白光，32W)直接照射时，本发明实施例1制备的BiOCl粉末在15min内将RhB完全降解为无色，而对比例1的制备的BiOCl粉末即使光照30min，RhB的降解率只有72％(如图5d)。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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