[发明专利]一种可见光响应BiFeO3/BiOCl异质结光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光催化剂的制备技术领域，具体涉及一种可见光响应BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

我国铋资源丰富，近年来，年产量可达6000多吨，应用十分广泛。BiFeO₃作为铋源深加工后的一种产物，是一种先进功能材料，在陶瓷材料、电解质材料、铁电材料、光催化材料、光电材料和传感器等方面都有重要应用，越来越多的人开始关注BiFeO₃。已经报道的BiFeO₃的漏电流大、剩余极化小Pr、铁电可靠性差、矫顽力Hc大，因此，有必要设计一种性能更加优异的异质结BiFeO₃。

研究表明，铋氧基材料容易受到外来离子基团的作用，使其成分和结构呈现灵活、多变的特点。铋氧基材料表面受到离子侵蚀时，离子进入晶格形成新的化合物，光催化活性也随之发生变化。在前期实验研究中，我们发现微量氢氧根离子与铋氧基材料（β氧化铋、BiOCl）表面作用时，材料的晶体结构转变之前，其光催化活性却已经发生了变化。

本发明旨在不改变晶体结构的前提下，在溶液环境中采用离子（如OH⁻，H⁺）对铁酸铋材料表面进行微修饰，改变材料的表面状态，试图揭示光催化活性与材料表面状态的联系。以往的文献中，只涉及到通过缩小材料颗粒尺寸来实现材料纳米化，或者通过掺杂改性等来达到增强其多铁性能的目的。但是未涉及利用强酸和强碱腐蚀铁酸铋来达到改变其结构和性状的内容。本发明通过研究其不同程度的腐蚀，提高其铁电及光催化等性能，并试图找出提高其内建电场的方法，推动可见光光伏效应的发展。

发明内容

本发明的目的是提供了一种工艺简单且周期较短的可见光响应BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的制备方法。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种可见光响应BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）红褐色BiFeO₃粉末材料的制备，将0.01mol Bi(NO₃)₃·5H₂O在硝酸的作用下溶于20mL去离子水中得到溶液A，将0.01mol Fe(NO₃)₃·9H₂O溶于20mL去离子水中得到溶液B，将0.06mol聚乙烯醇溶于60mL去离子水中得到溶液C，再将溶液A和溶液B混合均匀后加入到溶液C中，充分搅拌直至有银白色亮片出现形成胶体，然后将胶体于60℃干燥形成干凝胶得到黄色蓬松物，最后将黄色蓬松物于500℃煅烧2h得到红褐色BiFeO₃粉末材料；

（2）可见光响应BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的制备，将BiFeO₃粉末材料分散于乙醇中并加入浓盐酸溶液，搅拌3h后超声1h，然后用一级水清洗超声后的沉淀直至清洗液呈中性，将清洗后的沉淀于80-100℃干燥至少5h，冷却，研磨，最终得到可见光响应BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂。

进一步优选，步骤（2）中所述的浓盐酸溶液的体积与BiFeO₃粉末材料的质量之比为0.20-0.75mL:0.4g。

进一步优选，步骤（2）中所述的浓盐酸溶液的质量浓度为36%-38%，优选为37.5%。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明制备过程简单可行，合成周期较短，制得的BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的多铁性能得到了极大提高，其对罗丹明B的降解性能明显优于BiFeO₃粉末材料，在光电材料方面和BiFeO₃材料多铁性能研究方面具有潜在的应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的BiFeO₃粉末材料和BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的X射线衍射图谱；

图2是本发明实施例1制得的BiFeO₃粉末材料的扫描电镜图；

图3是本发明实施例1制得的BiFeO₃/BiOCl异质结光催化剂的扫描电镜图；