[发明专利]花状及球状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和应用

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂制备技术领域，尤其涉及花状及球状BiOCl光催化剂的制备方法及制得的光催化剂和应用。

背景技术

近年来，环境污染问题被越来越多的国家所重视。社会经济发展十分迅速，在化石能源被大量消耗的前提下，催生了光催化技术，光催化技术是绿色环境友好型技术，且太阳能取之不尽，用之不竭，是目前理想的清洁能源，新型光催化剂无疑成为当下研究热点。目前国际上对TiO₂作为光催化剂研究广泛且深入，但是，TiO₂带隙能较大，故只能吸收波长小于387nm的紫外光，无法响应可见光，阻碍了它的发展与应用，故制备可以响应可见光的新型光催化材料成为当下研究热点。氯氧化铋(BiOCl)是一种新型半导体光催化剂，然而较低的可见光利用效率限制了其实际应用。目前，国际上多用半导体复合、贵金属沉积、过渡金属掺杂和非金属元素的掺杂等办法来提高光催化剂活性，这些方法减小了光生电子与光生空穴的复合几率，从而明显提高了光催化剂的降解有机染料的性能。但是这些方法过程繁琐、成本较高、需要大量复杂设备。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的之一在于提供花状及球状BiOCl光催化剂的制备方法，所述制备方法使用的原料无毒无害、绿色健康且过程简单，有利于工程化大规模制备，所制备的光催化剂具有良好的光催化活性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，花状及球状BiOCl光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)在水中加入硝酸铋和淀粉，搅拌均匀，得到含铋的混合液；所述硝酸铋和淀粉的质量用量比为：(0.3-5)：1；

(2)在步骤(1)得到的所述混合液中滴加氯化物溶液，搅拌均匀，得到含铋的前驱体溶液；

(3)采用碱性溶液及酸液将步骤(2)得到的含铋的前驱体溶液的pH值调为5.0-6.5，搅拌均匀形成反应物；

(4)将步骤(3)所得反应物在150-160℃下进行反应24-30h，得到沉淀；

(5)将步骤(4)得到的所述沉淀洗涤，干燥，得到花状及球状形貌的BiOCl粉体。

作为进一步的优选，所述步骤(1)中，所述硝酸铋和淀粉的质量用量比为：(1.5-5)：1。

作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述氯化物选自氯化钾、氯化钠及氯化铵。

作为进一步的优选，所述步骤(2)中，所述硝酸铋和氯化物的摩尔用量比例为：1：(1-2)。

作为进一步的优选，所述步骤(3)中，所述碱性溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠及氨水，所述酸液选自硝酸。

作为进一步的优选，所述步骤(3)中，所述含铋前驱体溶液混合液的pH值调为6.0。

作为进一步的优选，所述步骤(4)中，将反应物在160℃下进行反应24h。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化剂，所述BiOCl光催化剂为BiOCl微纳米片堆叠成的花状及球状结构，所述微纳米片的厚度为25-30nm。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的BiOCl光催化剂的应用，所述BiOCl光催化剂在可见光或紫外光的照射下，可应用于有机废水中降解有机污染物。

作为进一步的优选，所述有机污染物选自罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝及活性艳红。

作为进一步的优选，所述有机污染物与BiOCl光催化剂的质量用量比例为1:(20-30)。

本发明的有益效果是：本发明通过控制Bi(NO₃)₃溶液中加入不同量的淀粉，后将溶液的pH值调节为弱酸性，来获得具有更好光催化活性的不同尺寸和形貌的BiOCl纳米材料。本发明制备方法使用绿色安全的原料、方法简单、过程易于操作、可连续化生产。本方法在进行水热反应的温度仅为150-160℃，能耗较少。另外，其余在制备催化剂过程中使用的试剂，如水，氯化物及碱液、酸液等，均为廉价易得，对环境无污染的试剂，因此很好的体现了本催化剂的环境友好性。并且本方法在制备的过程中步骤简易方便，较为复杂的调节pH值这一步，并不用将其调节到强酸或者强碱，只用将其调节为弱酸性即可。