[发明专利]一种椭球状卤氧化铋光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化技术领域，公开了一种椭球状卤氧化铋光催化剂及其制备方法和应用。该制备方法包括以下操作步骤：(1)称取铋盐和卤源，加入溶剂中，磁力搅拌均匀后得到溶液Ⅰ；(2)往溶液Ⅰ中加入表面改性剂聚乙烯吡咯烷酮，持续磁力搅拌，待表面活性剂完全溶解得到溶液Ⅱ；(3)溶液Ⅱ转移到水热反应釜中进行水热反应，反应完成后得到溶液Ⅲ；(4)把溶液Ⅲ离心、洗涤、干燥后得到椭球状卤氧化铋光催化剂。采用溶剂热法并加入表面活性剂调控卤氧化铋，该方法操作简便，参数可控，可以有效地调控卤氧化铋纳米材料的尺寸大小，形貌及比表面积。所得催化剂对有机染料具有良好的降解效果。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，特别涉及一种椭球状卤氧化铋光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工业、农业的发展，能源和环境问题越来越受到人们的重视，尤其是水污染问题，已经严重的影响到了人们的日常生活。因此，寻找高效、而且经济的的环境消除污染的技术成为当前环境问题的研究热点之一。其中在各种处理技术中，光催化技术被认为是解决能源问题和环境污染的有效手段之一。

众所周知，半导体光催化剂的光催化活性与它的能带结构、缺陷、表面形貌等有关。卤氧化铋作为一种新型的光催化半导体，尤其是片状结构的卤化氧铋材料，以其优异的物理性能及化学活性引起了行业的普遍关注。BiOX(X＝Cl,Br,I)化合物具有正方氟氯铅矿结构，由[Bi₂O₂]²⁺和双层卤素原子交错形成，其光响应范围从紫外到可见光。但是纯的卤氧化铋(BiOX,X＝Cl、Br、I),其光催化活性不高，从而限制了其在光催化领域的应用，究其原因是因为半导体内部结构和形貌所导致。因此，为了改善卤氧化铋(BiOX,X＝Cl、Br、I)的光催化活性，人们对卤氧化铋进行掺杂、异质结复合、表面改性、形貌调控等等方法提高了光催化活性。

为解决以上问题，提供一种制备工艺简单，且同时具有分散均匀且高比表面积的卤氧化铋(BiOX,X＝Cl、Br、I)的制备方法是该领域亟待解决的问题

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种椭球状卤氧化铋光催化剂的制备方法。本发明通过溶剂热法制备了卤氧化铋(BiOX,X＝Cl、Br、I)光催化剂，选用聚乙烯吡络烷酮(PVP)作为表面改性剂，有效的改变了卤氧化铋(BiOX,X＝Cl、Br、I)样品的形貌，成功制备出了分散均匀且尺寸大小均一的椭球状(BiOX,X＝Cl、Br、I)纳米材料。

本发明的再一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的椭球状卤氧化铋光催化剂。

本发明的又一目的在于提供一种上述椭球状卤氧化铋光催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种椭球状卤氧化铋光催化剂的制备方法，包括以下操作步骤：

(1)称取铋盐和卤源，加入溶剂中，磁力搅拌均匀后得到溶液Ⅰ；

(2)往溶液Ⅰ中加入表面改性剂聚乙烯吡咯烷酮，持续磁力搅拌，待表面活性剂完全溶解得到溶液Ⅱ；

(3)溶液Ⅱ转移到水热反应釜中在150-180℃下进行水热反应，反应完成后得到溶液Ⅲ；

(4)把溶液Ⅲ离心、洗涤、干燥后得到椭球状卤氧化铋光催化剂。

步骤(1)所述卤源为KCl、CTAC(十六烷基三甲基氯化铵)、KI、NaCl、NaCl；所述铋盐为Bi(NO)₃·5H₂O，BiCl₃；所述溶剂为去离子水或者乙二醇。

步骤(1)所述铋盐和卤源的摩尔比为1:1，所述铋盐和卤源溶于溶剂中形成溶液Ⅰ的浓度为0.5～2mol/L；步骤(2)所述表面活性剂与步骤(1)所述铋盐的摩尔比为400:1。