[發明專利]一種BiOCl微花納米光催化材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210400915.2
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN102910673A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 汪冬紅;陳韋
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;馬翠平

技術領域

本發明涉及一種表面含大量高活性晶面的微米級納米組裝光催化劑的制備方法，屬于納米光催化技術領域。具體地說是BiOCl微花納米光催化材料的制備方法。

背景技術

由光催化劑構成的光催化反應是一種低能耗、綠色環保、可持續的能夠應用于空氣凈化和水污染處理之上的技術。目前，無機半導體光催化劑，二氧化鈦，就是最典型的代表。但是該催化劑只能吸收紫外光，對可見光沒有響應，而紫外光只占太陽光譜的5%左右，大部分是可見光[D.H.Wang,L.Jia,X.L.Wu,L.Q.Lu,A.W.Xu,Nanoscale?2012,4,576–584.]。因此需要很大程度的利用可見光以提高實際催化效率。其中，染料敏化是一種較為有效的措施，通過在催化劑表面吸附染料，使染料在可見光下激發產生的電子遷移到催化劑的導帶上，存在于導帶上的電子很容易被吸附在表面的氧氣所捕獲，轉化為一系列的活性自由基，如H₂O₂,O₂-·/HOO·,and·OH等等[D.Chatterjee,A.Mahata,Appl.Catal.B?2001,33,119–125.M.Nature?2001,414,338–344.]。從而使對可見光沒有響應的半導體光催化劑能夠利用可見光降解有色有機染料。但是TiO₂的染料敏化降解的催化活性很低，限制了其實際應用。

因此，一種能夠擁有高的光敏化降解活性的材料是發展和應用光催化技術所需要的。

BiOCl是一種無毒的無機半導體材料，它擁有相對于TiO₂較正的導帶電勢，和較寬的禁帶寬度[K.L.Zhang,C.M.Liu,F.Q.Huang,C.Zheng,W.D.Wang,Appl.Catal.B?2006,68,125–129.]。另外，BiOCl是一種層狀化合物，由一層[Bi2O2]2+離子層夾在兩層Cl離子層之間而組成[L.Q.Ye,L.Zan,L.H.Tian,T.Y.Peng,J.J.Zhang,Chem.Commun.2011,47,6951–6953.]，這種結構導致[Bi₂O₂]²⁺與Cl層之間存在著內部電場，有利于電子和空穴對沿著[001]方向的有效分離[J.Jiang,K.Zhao,X.Y.Xiao,L.Z.Zhang,J.Am.Chem.Soc.2012,134,4473-4476.]。而且，(001)晶面上的高氧原子密度使其對染料有一個很高的吸附能力，有利于提高降解效率[J.Jiang,K.Zhao,X.Y.Xiao,L.Z.Zhang,J.Am.Chem.Soc.2012,134,4473-4476.]。由于這些新穎獨特的性質，BiOCl被認為是一種富有前景的光催化劑，因此受到了廣泛的研究。

另外，越來越多的研究表明光催化劑的形貌，無論是尺寸大小還是形狀和暴露的晶面，都會對光催化性能有很大的影響[H.G.Yang,C.H.Sun,S.Z.Qiao,J.Zou,G.Liu,S.C.Smith,H.M.Cheng,G.Q.Lu,Nature?2008,453,638–642.]，主要是因為異相光催化反應主要發生在催化劑表面[Q.Wang,C.C.Chen,D.Zhao,W.H.Ma,J.C.Zhao,Langmuir?2008,24,7338–7345.]。高含量的活性表面和大的比表面的有效結合可以促進光生載流子的分離和遷移。而且，由納米單元組裝而成的微米尺寸的催化劑由于其易回收利用和高催化活性的優點而備受青睞。因此，含有大量活性晶面的組裝結構的光催化劑成為發展實用性催化劑的需要。

利用提高BiOCl表面中(001)晶面含量來增強催化活性的文獻已經有了報道。但這些文獻未報道表面含有如此高含量的活性晶面(約98%)和可見光下擁有高敏化降解活性(比商業化P25的敏化降解速率快144倍)，微米級的納米組裝光催化材料。而且沒有給出比較簡單有效的制備方法。

發明內容

本發明為解決以上問題提供一種iOCl微花納米光催化材料的制備方法。

這種BiOCl微花納米光催化材料的制備方法包括如下步驟：

1）將硝酸鉍溶解于丙三醇中；

2）配制氯化鉀的水溶液，將上述步驟所得溶液與氯化鉀的水溶液充分混合；

3）水熱處理；

4）過濾并干燥得BiOCl微花納米光催化材料。