[發明專利]一種BiOCl材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810303989.1
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108408773B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 劉恩輝;周勇;韓秀莉;洪偉峰
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明涉及一種BiOCl材料的制備方法及其應用。本發明采用鉍酸鹽、還原劑、氯源、分散劑為原料，將高能球磨的機械力同步作用于氧化還原與氯化反應，再經過熱處理、洗滌除雜、固液分離、干燥制備出BiOCl材料。所制備的BiOCl材料由平面尺寸為0.1～5μm、厚度為2～20nm的納米片構成，比表面積為3～300m²/g。本發明具有工藝簡單、易于工業化生產、制造工藝成本低、環境友好等優勢；所制備的BiOCl材料在超級電容器、堿性二次電池、鋰離子電池、光催化劑、珠光顏料、醫藥等領域具有廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種BiOCl材料的制備方法及其應用，屬于新型功能材料領域。

背景技術

BiOCl是一種重要的功能材料，由于其獨特的微觀結構及物理化學性質，并且無毒、低成本、使其具有潛在的廣泛應用，已廣泛應用在電極活性材料、催化劑、顏料、化妝品、氣體傳感器、電子材料、醫藥材料等領域。

材料的結構與性能與制備工藝方法密切相關。目前制備超細功能粉體的方法根據原理可分為物理法和化學法。物理法可制得粒徑易控的超細粒子，但所需設備昂貴；化學法成本低，易于通過過程控制調整粒子大小，但工藝流程復雜、并有可能帶來環境污染。機械化學法是將物理法與化學法相結合，其基本原理是反應物質通過研磨過程提供的能量，提高反應物的化學活性，使得通常需要在高溫下進行的反應能在較低溫度下快速進行。機械化學合成方法是一種價格低廉、環境友好、高效率和可控性高的合成方法，這一制備方法使得材料的結構與性能具有更多的設計可能性、且易于工業化生產。

毛曉明等[石油化工42(2013)1165–1169]以鉍酸鈉、碘化鉀和鹽酸為原料，無水乙醇為分散劑，采用液相氧化還原法合成了具有可見光高催化活性的BiOCl材料。Ji等和Yu等[Chemical Physics 478(2016)14–22、Catalysis Communications11(2010)460–464]以NaBiO₃和HX(X＝Cl，Br，I)為原料，采用液相氧化還原反應制備了BiOX材料并進行了光催化性能的研究。Wang等[Applied Catalysis B Environmental 176-177(2015)201–211]以NaBiO₃和HONH₂·HCl為原料，采用氧化–水解路線合成了{001}晶面暴露的BiOCl納米材料并研究了其光催化性能。楊帆等[一種Bi(Ⅴ)-O-Bi(Ⅲ)復合物的直接氧化及可見光催化性能研究[D]華中科技大學，2014]以NaBiO₃為鉍源，采用鹽酸刻蝕法制備了Bi(Ⅴ)-O-Bi(Ⅲ)復合物；其研究發現隨著鹽酸用量的增加，NaBiO₃先水解生成Bi₂O₃，再轉化為BiOCl，且Bi(Ⅴ)與Bi(Ⅲ)的比例可以通過HCl的用量進行調控。

發明專利[申請公布號CN103878000A]公開了“一種鹵氧化鉍光催化劑及其制備方法”，該發明采用鉍酸鈉為鉍源、無機或有機鹵源，通過水熱法制備出鹵氧化鉍光催化劑。發明專利[申請公布號CN102010003A]公開了“室溫固相反應制備氯氧化鉍的方法”，以Bi³⁺離子的鉍鹽(包括硝酸鉍、碳酸鉍、草酸鉍或乙酸鉍)和氯化鈉為原料，按Bi:Cl摩爾比為1:(1～2)，在室溫下混合研磨或球磨0.5～2小時，水洗去除可溶副產物，干燥制備出BiOCl。發明專利[申請公開號CN101455973A]公開了“一種可用于去除水體中酚類內分泌干擾物的光催化劑的制備方法”，該發明以NaBiO₃為氧化劑，鹵化氫水溶液為還原劑，通過簡單的浸漬、固–液分離以及干燥等步驟制備出具有片狀微觀結構的BiOX光催化劑。

目前已有不少關于BiOCl材料制備的研究，主要有水熱法，溶劑熱法，溶膠—凝膠法等。然而這些方法合成過程復雜，成本高。

發明內容