[发明专利]微球状Bi3

说明书

本发明公开了一种微球状Bi₃O₄Cl/BiOI复合物的制备及应用。该方法包括将碘化钾溶液滴入含有硝酸铋和Bi₃O₄Cl的乙二醇溶液，加热反应后得到Bi₃O₄Cl/BiOI复合物。本发明提出的制备方法不涉及重金属离子和高分子模板剂，不会造成二次污染，制备方法相对简单并充分发挥了原位生长法的优势，制备出的复合物结构与性质稳定，对甲基橙的催化活性高，有望于工业废水处理上的运用。

技术领域

本发明属于可见光催化领域，具体涉及微球状Bi₃O₄X/BiOX复合物及其制备方法与应用，用于有机物的光催化降解，属于复合材料领域和光催化领域。

背景技术

由于光催化技术可利用丰富的太阳能，且不产生二次污染，因此利用光催化技术解决水污染问题正引起越来越多的关注。BiOX(Cl,Br和I)是一类具有特殊层状结构的Sillén族化合物，结构中[Bi₂O₂]层穿插在两个卤素原子之间并交错排列，使BiOX具有各向异性，相对疏松的结构。结构影响性质，BiOX表现出相邻的原子和轨道容易极化，电子与空穴容易分离的性质。其中，Bi₃O₄Cl是 Sillén族化合物中的一种，由[Bi₃O₄]与卤素离子层交错排列组成，这种独特的晶体结构可提供足够的空间来极化相关的原子和轨道，形成自建的内电场。形成的电场可以促进电荷载流子的分离和运输，提高光催化性能。虽然Bi₃O₄Cl具有合适的价带结构，但其可见光吸收能力弱、光生载流子迁移率低，因而光催化能力较低，实际应用受到很大限制。

BiOI是一种带隙较窄(1.7-1.9eV)的Sillén族化合物，其可见光吸收范围广、能力强，光生载流子迁移率高，通常用于改性带隙较宽、可见光吸收能力较弱和光生载流子迁移率低的半导体光催化剂。本方法利用BiOI的这些优点和结构间的相似性，以水热法实现BiOI与Bi₃O₄Cl的复合，显著提升了Bi₃O₄Cl 的光催化性能。

CN106268880 A以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂，采用碳酸钠调节pH 值的方法制备了一种微球状的Bi₃O₄Cl/BiOCl可见光催化剂，该催化剂对易降解的罗丹明B表现出较高的降解活性。同样地，CN107890877 A采用水热-煅烧法、水热法分别制备出Bi₃O₄Cl纳米片和CdS纳米球，再以聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 为模板剂，再次水热制备Bi₃O₄Cl/CdS复合材料，该复合光催化剂能够在120min 内降解81.2％的环丙沙星。然而，本领域亟需不使用模板剂和有毒的重金属离子，不会造成二次污染的方案。

发明内容

本发明引入廉价和对环境友好的BiOI，构建Bi₃O₄Cl/BiOI异质结的方法提升Bi₃O₄Cl的光催化性能，拓展Bi₃O₄Cl的应用范围，同时不涉及任何PVP模板剂和有毒离子，不会造成二次污染。本文制备的微球状Bi₃O₄Cl/BiOI复合物相对于单纯Bi₃O₄Cl，光催化性能得到显著提升，显著增加了对水体污染物甲基橙有较高的去除率，在废水处理方面具有潜在的应用价值。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种微球状Bi₃O₄Cl/BiOI复合物的制备方法，包括如下步骤：