[发明专利]一种方形孔状结构Bi3O4Br单晶纳米环光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料及太阳能光催化领域，具体涉及一种方形孔状结构Bi₃O₄Br单晶纳米环光催化材料的制备方法。

背景技术

Bi₃O₄Br纳米材料由于其独特的光学、电学性质等，已被作为一种新型的半导体材料，广泛地应用于光催化领域。

然而，近些年少有关于Bi₃O₄Br纳米结构生长的研究报道。已经得到报道的主要包括一维的纳米带，二维的纳米片和纳米盘等。其中，李亚栋课题组用表面活性剂CTAB作溴源，利用水热法通过控制体系的pH值和反应温度合成出了纳米带状的Bi₂₄O₃₁Br₁₀、Bi₃O₄Br、Bi₁₂O₁₇Br₂[Yadong Li et al.Chem.Eur.J.2005,11,6519-6524]；张礼知等人也用CTAB作溴源，在碱性条件下合成出来Bi₃O₄Br单晶纳米片[Lizhi Zhang et al.Appl.Catal.B:Environ.2013,136-137,112-121]；Chiing-Chang Chen课题组用BiBr₃作铋源和溴源，通过改变温度和时间合成了Bi₃O₄Br纳米盘[Chiing-Chang Chen et al.J.Taiwan.Inst.Chem.E2014,45,2688-2697]等等。这些结构的Bi₃O₄Br材料在可见光下都具有较好的光催化活性，能够有效的降解染料、有机污染物和其他环境有害物质，在治理或修复生态环境方面起到很好的作用。

研究证明，Bi₃O₄Br纳米材料是一种非常理想、并很有前途的光催化材料。然而，具有较高光催化活性的方形孔状结构Bi₃O₄Br单晶纳米环材料，至今国内外仍未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明目的在于提供了一种新的合成方法来制备出的方形孔状Bi₃O₄Br单晶纳米环催化材料，而且这个纳米环结构是由Bi₃O₄Br纳米片堆积起来的。

一种方形孔状结构Bi₃O₄Br单晶纳米环光催化材料的制备方法，其步骤是：

1)将可溶性铋盐溶解于小分子量羧酸中，可溶性铋盐与小分子量羧酸比例为(1-2)mmol：(7-10)ml，不断搅拌至铋盐完全溶解得溶液A；

所述可溶性铋盐为硝酸铋、柠檬酸铋和硫酸铋中的一种或2-3种的任意比例混合物，优选硝酸铋；

所述小分子量羧酸为甲酸和/或乙酸，优选乙酸；

2)把上述溶液A加入到小分子量醇中，并加入含溴化合物和表面活性剂，含可溶性铋盐、溴化合物、表面活性剂与小分子量醇比例为(1-2)mmol：(1-2)mmol：(0.6-0.8)g：(30-60)ml，搅拌后得混合溶液B；

所述小分子量醇为甲醇和/或乙醇，优选甲醇；

所述含溴化合物为CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、溴化钠NaBr和苄溴中的一种；

所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚丙烯酸PAA、聚乙烯亚胺PEI中的一种或2-3种的任意比例混合物；

3)将上述混合溶液B转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于100-200℃条件下恒温反应2-10h；

4)反应结束后将得到的沉淀依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3-4次，然后将产物放在60℃烘箱中烘干，即可制得方形孔状Bi₃O₄Br单晶纳米环光催化材料。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

1、成功制备出了一种方形孔状Bi₃O₄Br单晶纳米环材料；

2、这种方形孔状Bi₃O₄Br单晶纳米材料具有典型的方形孔状纳米环结构；