[发明专利]卤氧化硅铋材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种卤氧化硅铋材料及其制备方法与应用，卤氧化硅铋材料的通式为BiSiOX_aI_b，其中，X=Cl或Br，0.5≤a≤2，0≤b≤1，其采用如下方法制得：以铋的无机盐为反应原料，以硅烷化低共溶溶剂或硅烷化离子液体为反应溶剂，将反应原料溶解于反应溶剂后，在pH为7~9下于70~80℃溶剂热反应18~24h，固液分离、洗涤、干燥后即得。本发明所制得的卤氧化硅铋材料比表面积大，吸附性能好，提升光生电子和空穴的分离效率，延长载流子的寿命，光催化活性高，氧化能力强，具有良好的稳定性和可重复利用性，可用于吸附催化去除环境水中多种内分泌干扰物，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种催化材料，具体地说是涉及一种卤氧化硅铋材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着环境污染日益严重，大量环境内分泌干扰物不断从人类生活及相应的生产过程中释放到环境中。虽然环境中内分泌干扰物的浓度很小，但由于其具有难降解、污染范围广和持久性等特点，可以通过饮食、接触等途径进入生物体内，对生物生存及人类健康都产生了巨大的影响。因此，环境内分泌干扰物的监测以及去除已成为当前卫生健康和环境科学领域的当务之急。

光催化降解技术能够将水体中多种较难降解的有机物分解为易处理的小分子有机物并将其进一步降解，具有净化效率高、二次污染小、反应速度快以及操作简便等特点，在内分泌干扰物高效绿色去除领域具有较好的应用前景。近年来，光催化材料一直是材料科学研究热点，常见的光催化材料包括金属氧化物、金属硫化物、单晶硅、铋酸盐、无机碳化物、硒化物等。但是，这些常用的光催化材料带隙能较大，仅能利用太阳光中的紫外光部分，对太阳光能量的利用率不到5%，这种缺陷严重地限制了光催化材料的应用范围。为了解决现有光催化材料对太阳光利用率低的问题，近几年具有可见光响应的新型半导体光催化材料成为科研工作者研究的重点之一。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种卤氧化硅铋材料，以解决现有光催化材料对太阳光的利用率低，光催化性能待提高的问题。

本发明的目的之二是提供一种卤氧化硅铋材料的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种卤氧化硅铋材料在光催化方面的应用。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种卤氧化硅铋材料，其通式为BiSiOX_aI_b，其中，X=Cl或Br，0.5≤a≤2，0≤b≤1。

所述卤氧化硅铋材料的形貌为类花状结构；优选地，所述卤氧化硅铋材料的形貌为由纳米片或纳米纤维形成的类花状结构。

优选地，所述卤氧化硅铋材料的比表面积＞20 m²/g。

所述卤氧化硅铋材料是采用如下方法制得的：以铋的无机盐为反应原料，以硅烷化低共溶溶剂或硅烷化离子液体为反应溶剂，将反应原料溶解于反应溶剂后，在pH为7~9下于70~80℃溶剂热反应18~24 h，固液分离、洗涤、干燥后即得。

优选地，同时以铋的无机盐和KI为反应原料。

所述铋的无机盐可选用本领域常见的无机铋盐，优选地，所述铋的无机盐为硝酸铋。

所述硅烷化低共溶溶剂中氢键受体包括1-烯丙基-3-硅丙基三乙氧基咪唑或1-烯丙基-3-(三乙氧基硅)丙基氯化咪唑中的至少一种，氢键供体包括乙二醇或丙三醇的至少一种；所述氢键受体与所述氢键供体的摩尔比为1∶2~4。

所述硅烷化离子液体采用硅烷化试剂与咪唑制成，所述硅烷化试剂包括(3-氯丙基)三甲氧基硅烷、(3-溴丙基)三甲氧基硅烷或(3-氯丙基)三乙氧基硅烷等；所述咪唑包括咪唑-1-乙酸、1-乙基咪唑或1-烯丙基咪唑等。

优选地，所述铋的无机盐与所述反应溶剂的摩尔比为1∶0.5~2。