一種花狀BiOI微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米光催化材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種花狀B1I微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)在工業(yè)的迅速發(fā)展，人類在創(chuàng)造巨大文明和財(cái)富的同時(shí)，也帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。特別是水污染問題，越來越引起人們的關(guān)注。半導(dǎo)體光催化技術(shù)在處理水中一些難降解污染物方面具有顯著效果。目前，1102是研究的最廣泛、最深入的一種光催化劑。然而，二氧化鈦的帶隙很寬，只對紫外光響應(yīng)，而不能吸收太陽光中占大部分的可見光，大大限制了 T12的實(shí)際應(yīng)用。因此，尋求新型高效的可見光催化劑是進(jìn)一步發(fā)展的必然趨勢。
[0003]碘化氧鉍(B1I)是一種重要的V-V1-VII三元化合物，呈四方晶型結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)是由Bi2O2層和交叉在其中的雙層鹵素原子構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。B1I作為一種新型的半導(dǎo)體材料，因其具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的電學(xué)，磁學(xué)，光學(xué)，催化和發(fā)光性能，吸引了研究者的廣泛關(guān)注。迄今為止，人們已經(jīng)通過不同的方法制備出不同形貌的B1I微納米結(jié)構(gòu)。Zhang 等(X Zhang, Z.H.Ai, F.L.Jia, and L.Z Zhang, J.Phys.Chem.C, 2008, 112, 747-753)用乙二醇為溶劑水熱合成了 B1I微球，并顯示了較好的光催化活性；Xiao等(X Xiao andff.D.Zhang, J.Mater.Chem.，2010, 20, 5866-5870)在乙醇-水反應(yīng)體系中，通過氨水調(diào)節(jié)前驅(qū)體pH，制備了 3D B1I微球，在可見光下降解苯酚，表現(xiàn)出良好的光催化活性。
[0004]近年來，微乳液法已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用到合成特殊結(jié)構(gòu)的材料上來。這種微乳液為透明的分散體系，是由兩種及兩種以上互不相溶的液體在一定量的表面活性劑或偶爾有助表面活性劑混合的情況下，自發(fā)形成的光學(xué)各向同性的，透明的和熱力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)。然而，以離子液體微乳液為模板在水熱條件下合成B1I微球尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種花狀B1I微球的制備方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0007]第一步、將硝酸鉍溶解于酸溶液中，得到溶液A ;
[0008]第二步、將離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑和非離子表面活性劑PVP溶于蒸餾水中，常溫磁力攪拌Ih形成微乳液B ;在反應(yīng)過程中，離子液體[Bmin]I不僅用作碘源和溶劑，同時(shí)也作為油相形成微乳液B，對花狀B1I微球的形成有著重要作用。
[0009]第三步、將溶液A與微乳液B混合，其中溶液A與微乳液B的體積比為1: 5，控制pH為1-4，攪拌;
[0010]第四步、倒入高壓釜中，水熱反應(yīng)；
[0011]第五步、洗滌，離心，烘干，即得花狀B1I微球。
[0012]本發(fā)明制備的花狀B1I微球作為可見光催化劑不但能夠用于室內(nèi)空氣污染治理，而且在水污染治理、新能源和選擇性催化氧化等方面也有較高的應(yīng)用價(jià)值。
[0013]優(yōu)選地，第一步中所述的酸溶液為硝酸溶液，其中，所述的硝酸和硝酸鉍的摩爾比為2:1，因?yàn)辂}酸、硫酸均與硝酸鉍反應(yīng)形成沉淀，不利于花狀B1I微球的制備，所以采用硝酸，且硝酸濃度高于硝酸鉍的濃度，使得硝酸鉍易溶。
[0014]優(yōu)選地，第三步中控制pH時(shí)使用2mol噸1的NaOH溶液調(diào)節(jié)。也可以采用其他濃度的NaOH溶液。
[0015]優(yōu)選地，所述的硝酸鉍與離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑的摩爾比為1:1?2。
[0016]優(yōu)選地，第二步中，所述的離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑的質(zhì)量和蒸餾水的體積之比為0.533?1.065:25g/mL，離子液體碘化1_ 丁基_3_甲基咪唑與PVP的質(zhì)量比為1: 0.2 ?1.5ο
[0017]優(yōu)選地，第三步中，所述溶液A與微乳液B混合條件是:在攪拌作用下，把溶液A逐滴加入到微乳液B，形成磚紅色懸浮液，并攪拌1-2小時(shí)使其充分反應(yīng)，然后裝入高壓釜中。
[0018]優(yōu)選地，第四步中，所述水熱反應(yīng)是將在高壓反應(yīng)釜中的混合溶液，置于烘箱中反應(yīng)，在烘箱中水熱反應(yīng)的溫度為100_160°C，反應(yīng)時(shí)間12小時(shí)。首次采用離子液體微乳液液滴為軟模板，不添加任何有機(jī)溶劑，在水熱條件下合成了花狀B1I微球光催化材料，滿足綠色環(huán)保的要求。
[0019]優(yōu)選地，用去離子水和無水乙醇洗滌經(jīng)過水熱反應(yīng)后的產(chǎn)物，去除雜質(zhì)離子和表面活性劑PVP，然后進(jìn)行離心，之后在60°C下烘干，即得到花狀B1I微球。采用上述方法所制備的花狀B1I微球，其晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS Card N0.10-0445)完全吻合。
[0020]本發(fā)明以硝酸鉍和離子液體為原料，在水熱下一步合成了花狀B1I微球。與傳統(tǒng)的鹵氧化鉍的制備方法比較，本發(fā)明采用離子液體微乳液液滴為軟模板，不添加任何有機(jī)溶劑，條件溫和，反應(yīng)過程簡單，滿足綠色環(huán)保的要求，一步反應(yīng)就能得到較高純度的催化劑。
[0021]本發(fā)明所得花狀微球與其他形貌相比，具有較大的比表面積，提高了吸附性能，因此光催化活性顯著提高?；頑1I微球作為可見光催化劑不但能夠用于室內(nèi)空氣污染治理，而且在水污染治理、新能源和選擇性催化氧化等方面也有較高的應(yīng)用價(jià)值；
[0022]本發(fā)明所制備的花狀B1I微球，其晶型與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射卡片(JCPDS CardN0.10-0445)完全吻合。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0025](I)本發(fā)明將離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑和非離子表面活性劑PVP溶于蒸餾水中，常溫磁力攪拌Ih形成微乳液B ;在反應(yīng)過程中，離子液體[Bmin]I不僅用作碘源和溶劑，同時(shí)也作為油相形成微乳液B，對花狀B1I微球的形成有著重要作用；
[0026](2)本發(fā)明制備的花狀B1I微球作為可見光催化劑不但能夠用于室內(nèi)空氣污染治理，而且在水污染治理、新能源和選擇性催化氧化等方面也有較高的應(yīng)用價(jià)值；
[0027](3)本發(fā)明第一步中所述的酸溶液為硝酸溶液，其中，所述的硝酸和硝酸鉍的摩爾比為2:1，因?yàn)辂}酸、硫酸均與硝酸鉍反應(yīng)形成沉淀，不利于花狀B1I微球的制備，所以采用硝酸，且硝酸濃度高于硝酸鉍的濃度，使得硝酸鉍易溶，更利于花狀B1I微球的制備；
[0028](4)本發(fā)明的水熱反應(yīng)是將在高壓反應(yīng)釜中的混合溶液，置于烘箱中反應(yīng)，在烘箱中水熱反應(yīng)的溫度為100-160°C，反應(yīng)時(shí)間12小時(shí)，首次采用離子液體微乳液液滴為軟模板，不添加任何有機(jī)溶劑，在水熱條件下合成了花狀B1I微球光催化材料，滿足綠色環(huán)保的要求；
[0029](5)本發(fā)明以硝酸鉍和離子液體為原料，在水熱下一步合成了花狀B1I微球。與傳統(tǒng)的鹵氧化鉍的制備方法比較，本發(fā)明采用離子液體微乳液液滴為軟模板，不添加任何有機(jī)溶劑，條件溫和，反應(yīng)過程簡單，滿足綠色環(huán)保的要求，一步反應(yīng)就能得到較高純度的催化劑；
[0030](6)本發(fā)明所得花狀微球與其他形貌相比，具有較大的比表面積，提高了吸附性能，因此光催化活性顯著提高。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明制備的花狀B1I微球的XRD衍射譜圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的花狀B1I微球的掃描電鏡(SEM)圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的花狀B1I微球的掃描電鏡(SEM)放大圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的花狀B1I微球的比表面圖；
[0035]圖5為發(fā)明實(shí)施例1制備的花狀B1I微球的孔徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0037]實(shí)施例1
[0038]—種花狀B1I微球的制備方法，其步驟為:
[0039]第一步、將硝酸鉍溶解于酸溶液中，得到溶液A ;酸溶液為硝酸溶液，其中，所述的硝酸和硝酸鉍的摩爾比為2:1，因?yàn)辂}酸、硫酸均與硝酸鉍反應(yīng)形成沉淀，不利于花狀B1I微球的制備，所以采用硝酸，且硝酸濃度高于硝酸鉍的濃度，使得硝酸鉍易溶。
[0040]第二步、將離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑和非離子表面活性劑PVP溶于蒸餾水中，常溫磁力攪拌Ih形成微乳液B ;離子液體碘化1- 丁基-3-甲基咪唑的質(zhì)量和蒸餾水的體積之比為0.533?1.065:25g/mL，離子液體碘化1_ 丁基_3_甲基咪唑與PVP的質(zhì)量比為1:0.2?1.5 ;在反應(yīng)過程中，離子液體[Bmin]I不僅用作碘源和溶劑，同時(shí)也作為油相形成微乳液B，對花狀B1I微球的形成有著重要作用。
[0041]第三步、將溶液A與微乳液B混合，其中溶液A與微乳液B的體