本發(fā)明涉及光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種新型Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑的簡易制備方法及其光催化性能。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)，人類面臨著能源和環(huán)境兩個(gè)非常嚴(yán)峻的問題，特別是有毒且難降解有機(jī)污染物(如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥、染料等)引起的環(huán)境問題，已成為影響人類生存與健康的重大問題。利用半導(dǎo)體氧化物材料在太陽光照射下表面能受激活化的特性，可有效地氧化分解有機(jī)污染物。與傳統(tǒng)的凈化環(huán)境處理方法相比，半導(dǎo)體光催化技術(shù)擁有反應(yīng)條件溫和、無二次污染、操作簡單和降解效果顯著等優(yōu)勢。自光催化技術(shù)開發(fā)以來，研究和應(yīng)用最多的光催化劑是TiO₂。但其產(chǎn)生的光生電子空穴對(duì)很容易復(fù)合，導(dǎo)致電子和空穴不能及時(shí)遷移至表面參與氧化還原反應(yīng)，從而光轉(zhuǎn)化效率較低。因此尋找性能優(yōu)異的新型光催化材料以獲得具有高效光催化活性的光催化劑非常有意義。

由于鉍元素相對(duì)是一種無毒綠色的金屬，近年來在光催化劑的制備上，日益取代含鉛、銻、鎘、汞等有毒元素的化合物，如BiVO₄，Bi₂WO₆，BiOX(X＝Cl,Br,I)等。其中BiOCl由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，因此也引起了廣泛的關(guān)注。但是其電子空穴對(duì)的分離效率還是不夠高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑的簡易制備方法及其光催化性能。

為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種新型Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑的簡易制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將五水硝酸鉍加入乙二醇中，攪拌20分鐘，繼續(xù)加入氯化鈉，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)；洗滌、離心、干燥，產(chǎn)物即為BiOCl前驅(qū)體；

(2)將一定量的氟化銨加入到乙醇和水的混合溶液中，攪拌10min；

(3)將BiOCl前驅(qū)體加入到上述溶液中，攪拌20分鐘；

(4)將步驟(3)所得溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)，離心洗滌干燥，即可得到Bi₇F₁₁O₅/BiOCl。

步驟(1)中，五水硝酸鉍和氯化鈉的摩爾比為1.5:10。

氟化銨與氯氧鉍的摩爾比為1～4:1。

步驟(2)中，乙醇和水的體積比為18：2。

本發(fā)明還提供了上述制備的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合材料作為光催化劑的應(yīng)用。

有益效果：

本發(fā)明的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑，材料新穎，其制作方法簡易，成本低廉，重現(xiàn)性，穩(wěn)定性好，具有高催化活性，能夠高效降解甲基橙(MO)廢水溶液。

附圖說明

圖1為實(shí)施例一制備的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑的掃面電子顯微鏡(SEM)圖。

圖2為實(shí)施例一制備的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑，以及BiOCl和Bi₇F₁₁O₅/BiOCl的X射線衍射(XRD)圖。

圖3為測試?yán)恢苽涞腂i₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑在降解含有甲基橙(MO)染料廢水溶液的活性對(duì)比圖。其中C₀為MO的初始濃度，C為經(jīng)過可見光照射一段時(shí)間后測量的MO濃度，t為時(shí)間。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一:

室溫下，在燒杯中，將1.5mmol的五水硝酸鉍加入30mL乙二醇中，攪拌二十分鐘，加入10mmol的氯化鈉，攪拌半小時(shí)，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)；洗滌、離心、干燥，產(chǎn)物即為BiOCl前驅(qū)體。

將1mmol氟化銨加入到20mL一定比例的乙醇和水的混合溶液中，攪拌10min；加入1mmol的BiOCl到上述溶液中，攪拌20分鐘；將混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)，離心洗滌干燥。

對(duì)制備得到的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑進(jìn)行了電子顯微鏡觀察和X射線衍射測定。

由圖1可見本發(fā)明制備的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑，在BiOCl片上有Bi₇F₁₁O₅顆粒和小片負(fù)載。

由圖2可以看出，Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑XRD中同時(shí)含有BiOCl標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS:06-0249)和Bi₇F₁₁O₅標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS:50-0003)，實(shí)施例一制備的是Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑。

實(shí)施例二：

室溫下，在燒杯中，將1.5mmol的五水硝酸鉍加入30mL乙二醇中，攪拌二十分鐘，加入10mmol的氯化鈉，攪拌半小時(shí)，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)；洗滌、離心、干燥，產(chǎn)物即為BiOCl前驅(qū)體。

將2mmol氟化銨加入到20mL一定比例的乙醇和水的混合溶液中，攪拌10min；加入1mmol的BiOCl到上述溶液中，攪拌20分鐘；將混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)，離心洗滌干燥。

實(shí)施例三：

室溫下，在燒杯中，將1.5mmol的五水硝酸鉍加入30mL乙二醇中，攪拌二十分鐘，加入10mmol的氯化鈉，攪拌半小時(shí)，轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)；洗滌、離心、干燥，產(chǎn)物即為BiOCl前驅(qū)體。

將4mmol氟化銨加入到20mL一定比例的乙醇和水的混合溶液中，攪拌10min；加入1mmol的BiOCl到上述溶液中，攪拌20分鐘；將混合溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，170℃恒溫水熱反應(yīng)6小時(shí)，離心洗滌干燥。

測試?yán)?/p>

測試過程如下：

將實(shí)施例一制得到的Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑、純相的BiOCl，降解含有MO的廢水溶液。

稱取樣品0.1g，分別加入200ml MO水溶液，其中MO濃度都12.5mg/L，先避光攪拌30min，使染料在催化劑表面達(dá)到吸附/脫附平衡。然后開啟氙燈光源在可見外光照射下進(jìn)行光催化反應(yīng)，上清液用分光光度計(jì)檢測。根據(jù)Lambert–Beer定律，有機(jī)物特征吸收峰強(qiáng)度的變化，可以定量計(jì)算其濃度變化。當(dāng)吸光物質(zhì)相同、厚度相同時(shí)，可以用吸光度的變化直接表示溶液濃度的變化。因?yàn)镸O在446nm處有一個(gè)特征吸收峰，所以可以利用吸光度的變化來衡量溶液中MO的濃度變化。從圖上(橫坐標(biāo)：紫外光照射時(shí)間；縱坐標(biāo)：經(jīng)過紫外光照射一段時(shí)間后測量的MO濃度值與MO的初始濃度的比值。)可以看出光照30min后，Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑降解MO高達(dá)95％，與純相的BiOCl相比，Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑對(duì)MO具有較高的催化活性。由圖3可以看出在加入Bi₇F₁₁O₅/BiOCl復(fù)合光催化劑后，能高效催化降解MO染料廢水溶液，并且活性遠(yuǎn)高于純相的BiOCl催化劑的性能。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。