[发明专利]一种常温一步制备卤化氧铋纳米片的方法

说明书

本发明公开了一种常温一步制备卤化氧铋纳米片的方法，具体公开了一种在常温20～35℃条件下通过湿化学法利用可溶性铋盐和卤化钠盐或卤化钾盐为主要原料一步制备新型卤化氧铋纳米片光催化材料的方法及其催化应用。本发明卤化氧铋BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片催化剂通过一步法制备，操作工艺简单，种类可控；制备过程在常温20～35℃下进行，无需高温水热/溶剂热以及高温煅烧过程，条件温和，对设备要求低；反应体系中不添加环境不友好的碱类物质以及昂贵的模板剂，经济性高；反应过程基本上无副反应，卤化氧铋的生成率保持在99％以上；制备的卤化氧铋纳米片具有较高的光催化活性，在治理或修复生态环境方面潜能较大。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备以及太阳能光催化和有机物催化降解领域，具体涉及一种在常温20～35℃条件下一步制备新型卤化氧铋纳米片光催化材料的方法及其催化应用。

背景技术

近年来，新型卤化氧铋BiOX(X＝Cl、Br、I)光催化材料，尤其是片状结构的卤化氧铋材料，以其优异的物理性能及化学活性引起了行业的普遍关注。但是目前大多数BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片光催化剂是通过采用传统的水热法/溶剂热法制备，反应温度高，工艺流程长而复杂，大大限制了BiOX(X＝Cl、Br、I)光催化剂的应用。其次，为得到BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片结构，制备过程多采用有机模板法，模板剂价格昂贵，生产成本高而不利于大规模生产，使其不具备市场竞争力，并且会造成严重的环境污染。再次，为提高制备产率，在制备BiOX(X＝Cl、Br、I)光催化剂的过程中，多采用添加NaOH、KOH、K₂CO₃等碱性物质的方法，但碱为非环境友好型物质，对设备具有强烈的腐蚀作用，给生产带来安全隐患。另一方面，传统的制备过程会涉及到高温煅烧过程，耗能大，经济成本较高。因此，研发环保清洁，经济性好的新型BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片光催化剂制备技术已成为该领域的热点。

本发明采用一种简单的湿化学法，用可溶性铋盐和卤化钠盐或钾盐作为原料，在常温20～35℃条件下一步制备出了BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片结构。这种常温一步制备BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片的方法国内外未见报道。且这些BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片在可见光下具有较好的光催化活性，在治理或修复生态环境方面潜能巨大。此种方法制备的BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片材料具有成本低、合成条件温和、操作简便、工艺简单、仪器设备要求低等特点，利于大规模生产，具有巨大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单的制备BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片光催化材料的方法。通过采用可溶性铋盐和卤化钠盐或钾盐作为原料，在常温条件下，一步制备出了BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片光催化材料，该反应体系既不涉及高温条件，也不涉及复杂的反应装置以及昂贵的有机模板剂和碱性物质，有效减少了环境污染，节约了生产成本，是一种完全绿色的制备工艺，同时又能维持高的产品产率，具有广阔的工业应用前景。

本发明的具体技术方案如下：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种常温20～35℃一步制备BiOX(X＝Cl、Br、I)纳米片光催化材料的方法，其步骤如下：

步骤(1)、常温20～35℃下，将可溶性铋盐溶解于溶剂a中，使铋元素的浓度为80～400mM，超声5～10min至可溶性铋盐完全溶解，得透明溶液A；

所述的可溶性铋盐为五水合硝酸铋、硫酸铋或氯化铋中的一种或多种的任意比例混合物，优选五水合硝酸铋；

所述的溶剂a为去离子水或者乙二醇中的一种或两种的任意比例混合物，优选乙二醇；

步骤(2)、常温20～35℃下，将可溶性卤化盐溶解于溶剂b中，使卤化盐的浓度为80～400mM，超声5～10min至可溶性卤化盐KX或NaX完全溶解，得透明溶液B；