[发明专利]一种具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状材料及制备方法和应用

说明书

本发明提出一种表面具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状材料的制备方法，属于无机纳米材料领域。制备方法如下：在开放体系下，将已经制备好的氯化氧铋片状材料分散到水或有机溶剂中，在25℃‑200℃的油浴中进行搅拌，反应结束后自然冷却，进行离心分离，洗涤和冷冻干燥，得到具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状材料，且裂纹较均匀。本发明操作简单，成本低，重复性好，适合工业生产，而且在光（电）催化方面，表现出优良的催化活性。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，尤其涉及一种具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状材料及制备方法和该材料在光电催化方面的应用。

背景技术

氯化氧铋（BiOCl）是一种高档环保、无毒、低成本、容易制备而且结构稳定的材料，可以广泛用于化妆品和光电催化剂等领域。因为氯化氧铋具有四方的马氏体层状结构，其特征在于[Bi₂O₂] ²⁺层夹有双[Cl₂]^2-层，导致内部电场（IEF）的产生，可以促进光激发电子-空穴对的分离，从而在降解污染物领域具有优异的光催化活性。因此，氯化氧铋材料备受研究者的青睐。

氯化氧铋的形貌多种多样，比如纳米花、纳米、纳米管和纳米片等。在氯化氧铋的所有形态中，片状的BiOCl结构更容易合成，因为BiOCl具有特殊层状晶体结构。到目前为止，片状的BiOCl结构的尺寸和厚度可以通过各种方法调控，并且所获得的BiOCl晶体表现出优异的催化活性。

张洪杰等人合成了由多个二维（2D）纳米片组成的三维层状结构，得到的比表面积较大且具有更多光催化活性位点的三维分层结构，有效地促进了甲基橙（MO）的光催化分解。吴素娟等人调控反应的温度从而得到就不同尺寸而且{001}面暴露比例不一样的BiOCl纳米片，并发现与其他的文章中纳米片相比，具有更多{001}面暴露比例的BiOCl纳米片可使罗丹明B（RhB）的光催化降解效率降低。张礼知等人通过调节反应的pH，得到具有不同{001}面暴露比例的BiOCl纳米片，发现具有适当的{001}面暴露比例的BiOCl纳米片可以增强罗丹明B的光降解。除了调控BiOCl片的厚度和尺寸外，片状表面的缺陷原则上也可以对最终催化性能产生影响。然而，现有技术中，还没有关于控制BiOCl片材的表面形态的报道，可能是由于难以利用这种复杂结构。

因此，为了进一步提高氯化氧铋的光电催化活性，我们采用湿化学腐蚀的方法使氯化氧铋的表面上腐蚀出了辐射状的裂纹，这种方法主要利用空气在氯化氧铋片的表面上进行腐蚀，并且辐射状裂纹可以进一步提高氯化氧铋的光电催化活性，因此在催化领域，氯化氧铋的材料可以得到广泛应用。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：本发明提供了一种具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状催化材料，并且首次提出了采用湿化学腐蚀技术合成具有辐射状裂纹的氯化氧铋片状材料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种表面上腐蚀有辐射状的裂纹的氯化氧铋片状材料。

所述具有辐射状的裂纹的氯化氧铋片状材料的制备方法，其步骤如下：

Ⅰ保持封闭反应体系，制备腐蚀前的BiOCl片状材料；

Ⅱ开放体系下，将第Ⅰ步制备好的氯化氧铋片状材料分散到水或有机溶剂中，在25℃-200℃的油浴中进行搅拌，反应1分钟到200小时后冷却，对产物纯化后冷冻干燥。

优选的，所述步骤Ⅰ保持封闭反应体系，制备腐蚀前的BiOCl片状材料的具体步骤为：保持封闭反应体系，将氯化铋和聚乙烯吡咯烷酮溶解在乙二醇中，采用HCl调节pH值为3，最后将混合物165℃油浴，搅拌17小时以上，生成白色沉淀，冷却至室温后，将产物用丙酮和水的混合物洗涤三次得到腐蚀前的BiOCl片状材料。所述步骤Ⅱ中，所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙酮和丙三醇。所述产物纯化方式采用丙酮和水的混合物对产物洗涤三次。