[发明专利]一种离子掺杂调控BiOI光催化材料晶面比例的方法

说明书

本发明公开了一种离子掺杂调控BiOI光催化材料晶面比例的方法，包括以下步骤：室温环境中将铋盐、溴源、碘源加入到水中并分散后得到混合物料，对混合物料进行搅拌使其发生水解反应，然后进行固液分离得到固体物料；固体物料经过洗涤、干燥后即可。本发明采用简便的直接水解方法，在室温下成功地合成了一系列二维Br^‑离子掺杂的BiOI(BiOI_1‑xBr_x)光催化剂，Br^‑离子的掺杂量显著影响了暴露的(001)/(110)面比以及BiOI_1‑xBr_x在可见光(λ400nm)下对甲基橙降解的活性，这是一种简单的晶面工程策略，通过掺杂少量的Br^‑离子来调节二维BiOI的光催化和光电化学性能。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种离子掺杂调控BiOI光催化材料晶面比例的方法。

背景技术

半导体光催化技术已被作为解决环境危机的最有前途的策略用于有效去除环境污染物。目前重要任务是提高光生电荷的分离效率以获得所需的光催化活性。限制于结构与活性的关系，所以基本策略是设计结构合适的光催化剂。

卤氧化铋(BiOX，X＝Cl，Br，I)是一种在环境修复和太阳能转换领域表现优异的光催化剂，具有特殊的层状结构，合适的物理化学性质和能带结构，且化学稳定性高、无毒和耐腐蚀。在卤氧化铋中，BiOI因其可在可见光下直接激发且禁带宽度较窄(1.75eV)而备受关注。在已报道的研究中，研究人员通过引入本征氧空位、形成异质结、形态控制、调节价带位置、形成固溶体等方法提高BiOI的光催化活性。

此外，光催化剂的晶体结构对光催化活性有很大的影响，不同的晶面具有不同的晶格排列和表面能，表现出不同的内部电子性质，因此具有不同反应晶面的光催化剂的设计和研究受到了极大关注。相关研究表明：具有(110)晶面的BiOI比具有(001)晶面的BiOI具有更好的光催化降解双酚A的活性，优先暴露(110)晶面的BiOI能产生较多的超氧自由基；BiOI(001)/BiOCl(010)具有比BiOI(001)/BiOCl(001)更高的可见光催化活性，但其晶格失配程度更大；具有裸露(110)晶面的碘氧化铋比不规则的BiOI具有更高的可见光催化活性。

现有调控BiOI晶面比例的方法有溶剂热法、pH调节法、固相反应后水解法、煅烧法、化学气相转化法等，但上述方法制备工艺较复杂，在温度控制、溶剂选择等方面需要花费大量工作，成本较高且生产效率低。因此，如何提供一种简单的方法来调控BiOI晶面比例是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子掺杂调控BiOI光催化材料晶面比例的方法，采用简单的直接水解方法，利用简单的离子掺杂策略合理调整曝光晶面比来调节BiOI的光催化活性，成功地合成了一系列掺杂Br^-离子的BiOI(BiOI_1-xBr_x)，其表现出良好的光催化活性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种离子掺杂调控BiOI光催化材料晶面比例的方法，包括以下步骤：室温环境中将铋盐、溴源、碘源加入至水中并超声分散后得到混合物料，对混合物料进行搅拌使其发生水解反应，然后进行固液分离得到固体物料；固体物料经过洗涤、干燥后即可。