[发明专利]类海绵状单晶多孔Bi5O7I纳米片光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种类海绵状单晶多孔Bi₅O₇I纳米片光催化剂及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：1)将聚乙烯吡咯烷酮和形貌调整剂加入至有机溶剂中，搅拌至溶解完全，并加入碘源和铋源，获得前驱体溶液；2)将步骤1)获得的所述前驱体溶液在100‑180℃下进行水热反应，得到所述BiOI纳米片；3)将所述BiOI纳米片以1‑10℃/min的升温速率升温至200‑700℃，并保温煅烧20‑180min，之后自然冷却至室温得到Bi₅O₇I。提高了Bi₅O₇I在光催化反应中的效率。此外，本发明还提出了由上述方法制备得到类海绵状单晶多孔Bi₅O₇I纳米片光催化剂。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，尤其涉及一种类海绵状单晶多孔Bi₅O₇I纳米片光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，纳米功能材料在解决能源与环境问题方面展现出巨大的优势。其中，多孔材料由于其具有规则排列和大小可调的孔道结构，在机械、吸附、催化和生物活性等方面展现独特性能，备受国际诸多学科领域学者重视，迅速成为跨学科研究的焦点和热点。铋基氧化物作为重要的功能材料，在电子陶瓷材料、光电转化材料以及药物材料等方面有着重要的作用。其中Bi₅O₇I作为BiOI一种结构衍生产物在光催化降解有机污染物方面展现出巨大优势。相比BiOI材料，Bi₅O₇I具有较宽的带隙值(2.83-2.94eV)使其具有较强的光催化氧化性能。其次Bi₅O₇I具有较好的结晶性能够有效减弱电子跨界面传输阻抗，有利于光生电子的有效传输。

目前，Bi₅O₇I材料的制备方法主要包括水热法、溶剂热和固相烧结法。通过以上方法制备的样品大多数颗粒粒径较大、比表面积小、反应活性位点数量较少，光催化活性相对较弱。众所周知，形貌对于光催化材料的光吸收、电子与空穴分离以及活性位点暴露调控至关重要。二维光催化材料能够减小体相电子向表面迁移距离，有效促进电子与空穴分离，有利于改善光催化活性。目前所报道的Bi₅O₇I光催化材料形貌主要有纳米棒，微米球/花状球，片状，块状结构。在这些报道的形貌中，纳米棒、块状形貌不利于体相电子和空穴分离；微米球/花状球形貌虽然能够增强对光的吸收但是不利于电子与空穴分离；常规片状结构虽然促进了电子与空穴体相分离但其比表面较小，表面暴露反应活性位点数量少，也不利于大幅度改善光催化反应速率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：Bi₅O₇I光催化剂光催化活性低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种类海绵状单晶多孔Bi₅O₇I纳米片光催化剂及其制备方法。

本发明提出一种Bi₅O₇I光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将聚乙烯吡咯烷酮和形貌调整剂加入至有机溶剂中，搅拌至溶解完全，并加入碘源和铋源，获得前驱体溶液；

2)将步骤1)获得的所述前驱体溶液在100-180℃下进行水热反应，得到均匀分散的所述BiOI纳米片；

3)将步骤2)得到的所述BiOI纳米片以1-10℃/min的升温速率升温至200-700℃，并保温煅烧20-180min，之后自然冷却至室温得到Bi₅O₇I。

优选地，在步骤1)中，所述形貌调整剂包括聚乙烯亚胺；

优选地，所述有机溶剂包括乙二醇溶剂。