[發明專利]一種BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結及制備方法

在審

• 申請號: 201811085010.4
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109277105A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 單連偉;肖彥薇;盧長慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B01J27/06
• 分類號: B01J27/06;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/30
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本發明涉及一種BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結及制備方法。本發明制備方法步驟如下：先利用Bi(NO₃)₃?5H₂O和KBr，在水熱條件下制備BiOBr(100)基體材料，將得到的BiOBr(100)基體材料與制備的氧化鉍粉末混合，在氫溴酸作用下將氧化鉍粉末原位轉換為BiOBr(001)，并與BiOBr(100)形成BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結。本發明具有制備過程新穎，操作過程簡單，生產成本低廉，反應條件溫和，易于規模化生產等優點。

技術領域

本發明屬于功能材料領域，涉及一種BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結及制備方法。

背景技術

隨著煤炭、石油、天然氣等化石燃料的大量使用，產生了一系列的環境問題，諸如酸雨、霧霾、光化學煙霧等。隨著人們環保意識的提高，越來越重視用一種可持續的方法來解決相應的環境問題。由于光催化技術可以直接利用太陽光來處理空氣、水體污染，因此其得到了越來越多的重視，在這項技術中光催化劑為核心技術問題。半導體光催化氧化技術利用光照產生的光生電子空穴對氧化降解有機污染物，反應效率高，穩定性強。氯氧化鉍是近年來發展起來的新型光催化劑，價廉易得且環境友好，但其本身光催化活性較弱，通過進一步的改性被認為是提高其光催化性能的途徑。例如，Kim等以Bi(NO₃)₃?5H₂O、KCl、KI為主要原料，在120 °C下水熱反應12 h后得到了BiOBr_xI_1?x（Applied Catalysis B:Environmental, 20141,47: 711–725）。在專利CN201711386821.3中，公開了一種硫摻雜氯氧化鉍粉末光催化材料的制備方法，該方法首先將五水硝酸鉍置于反應容器中并加入硝酸溶液，將鹽酸溶液加入到透明溶液中，攪拌后常溫下靜置，沖洗直至溶液呈中性后取出沉淀置于干燥箱中干燥得到BiOCl；然后再將BiOCl置于反應容器中并加入鹽酸溶液，攪拌至BiOCl完全溶解；將硫代乙酰胺加入上述溶液中，攪拌至硫代乙酰胺完全溶解；將上述溶液滴入無水乙醇中，再將得到的混合溶液置于干燥箱中干燥得到硫摻雜氯氧化鉍粉末光催化材料。現有技術在提高鹵氧化鉍的光催化性能方面，主要都是通過引入第二相或摻雜等手段，制備工藝復雜性，導致生產工藝過于復雜。迄今為止，單組分BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結的相關工作尚未見報道，通過不同晶體學面擇優暴露之間的BiOBr復合，提高BiOBr的光生載流子分離效率，為新型光催化劑設計提供新設計思路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種BiOBr(100)/BiOBr(001)同相同質結高效光催化劑的制備方法，具有光催化性能高，生產成本低廉，生產周期短，易于大規模生產等優點。

本發明采用如下技術方案：

步驟1，將一定量的Bi(NO₃)₃?5H₂O溶解在硝酸溶液中，加入KBr溶液，其中Bi(NO₃)₃?5H₂O與KBr摩爾之比為1:1，然后用NaOH溶液調節pH值，直到混合溶液的pH＝5.5～6.0；

步驟2，將所述步驟1獲得的溶液投入反應釜中，在140～180oC下水熱反應12~18小時，將沉淀過濾、清洗后獲得（100）面暴露的BiOBr粉體；

步驟3，稱取一定量的五水硝酸鉍溶解在硝酸與檸檬酸的混合溶液中，然后用NaOH溶液調節pH值到溶液的pH為6～7，使五水硝酸鉍的濃度為0.35～0.75mol/L；

步驟4，將所述的步驟3中獲得的溶液干燥后得到溶膠，將其干燥，研磨，過篩，在370～470℃下煅燒3～5h，得到氧化鉍粉末；