[发明专利]一种超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂的制备方法

说明书

一种超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂的制备方法，属于化学功能材料技术领域，可解决现有的BiOBr调控形貌的制备过程中使用了醇类溶剂加热分解后会产生醚类，或添加强碱会产生大量的废水，造成环境污染的问题，本发明采用非离子型聚丙烯酰胺作为晶体成核桥联剂，促进BiOBr由纳米片组装成超薄团簇状，无需加入醇类或强碱等仅需控制反应时间就能得到不同形貌的BiOBr。

技术领域

本发明属于化学功能材料技术领域，具体涉及一种超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂的制备方法。

背景技术

随着现代城市工业化的迅猛发展，能源与环境问题日趋突出，对人们的生活和健康造成严重影响。基于太阳能利用和转换的半导体光催化是一种在常温常压下进行的新型绿色、高级（深度）氧化技术，可用于分解水制氢、降解有毒有机污染物、以及将CO₂还原成其它碳燃料等，已被认定为一种高效、绿色极具发展前景的并有望实现能源替代和环境净化的技术。但是，半导体光催化材料对太阳能的利用率低，一直是制约着光催化从基础研究走向工业化应用的关键问题。

卤氧铋（BiOX）是一种具有特殊层状结构和间接带隙的光催化剂，由于其优良的光催化性能而受到研究者的广泛关注。其中，溴氧铋（BiOBr）因其较高的可见光催化性能和稳定性，被认为是一种非常具有应用前景的光催化剂。由于光催化反应主要集中在催化剂的表面进行，光催化剂的表面结构对其光催化性能有很大影响。因此，对BiOBr形貌的调控研究颇为重要。如Ma等（Catalysis Communications, 2018, 106, 1-5）采用溶剂热法，乙醇同时作为溶剂和模板剂，五水硝酸秘和溴化纳为原料，制备了BiOBr微球。Zhang等（J. Am.Chem. Soc.2012134104473-4476）报道了以五水硝酸秘和氯化纳为原料，用氢氧化钠来调节pH值，得到BiOCl纳米片。由于现有报道的关于BiOBr调控形貌的制备过程中使用了醇类溶剂加热分解后会产生醚类或添加强碱，会产生大量的废水，造成环境污染。因此，我们亟需寻找一种更加绿色环保的方法来调控BiOBr的微观形貌。

发明内容

本发明针对现有的BiOBr调控形貌的制备过程中使用了醇类溶剂加热分解后会产生醚类或添加强碱，会产生大量的废水，造成环境污染的问题，提供一种超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步，按比例将五水硝酸铋加入到无水乙醇中，室温条件下，搅拌0.5~1h，得到白色悬浊液A；

第二步，向第一步中的白色悬浊液A中，滴加20mL聚丙烯酰胺水溶液，搅拌10~30min后，进行超声分散0.5~1h，得到白色悬浊液B；

第三步，向第二步得到的白色悬浊液B中，滴加溴化物水溶液，搅拌1~3h，得到均匀的浅黄色悬浊液；

第四步，将第三步得到的浅黄色悬浊液转入到密闭的聚四氟乙烯高压反应釜中，加热至150~180℃，恒温反应4~12h，得到浅黄色沉淀；

第五步，将第四步得到的浅黄色沉淀用水和乙醇洗涤，在60~80℃条件下，干燥5~12h，得到超薄团簇状BiOBr纳米光催化剂。

第一步中所述的五水硝酸铋和无水乙醇的比例为0.05~0.1mol/L。

第二步中所述的聚丙烯酰胺水溶液的浓度为10~20g/L。

第三步中所述溴化物包括溴化钠、溴化钾和溴化铵中的任意一种，所述溴化物的添加量为1~5mmol，水的体积为10~30mL。

本发明的原理如下：