BiOXs光催化剂、石墨烯复合的BiOXs光催化剂、及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化材料领域，具体涉及B1Xs光催化剂，还涉及上述催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]光催化氧化技术是通过半导体光催化材料直接将太阳能转化为化学能与电能，并将环境中有毒有害的有机污染物完全矿化降解，被认为是目前解决人类社会能源和环境问题最具有潜力的技术方案之一。目前，制约光催化技术发展的主要因素有太阳光的利用率低、电子-空穴对复合率高、光量子效率低等。由于传统的二氧化钛(T12)光催化剂具有宽的禁带宽度(如金红石的打02为3.0eV，锐钛矿的1102为3.2eV)而使其只能对少于太阳光的5%的紫外光有响应。为了充分利用太阳能，构建具有窄禁带宽度可见光激发的结构具有重要的意义。
[0003]近几年，卤氧化铋B1Xs (X = Cl、Br、I)作为一种新型的光催化剂不仅便宜易得、性能稳定、活性好、制备条件温和简单，而且与传统光催化剂P25(1102纳米颗粒)相比较，其独特的开放式层状结构更有利于电子-空穴对的有效分离和电荷转移，从而使其具有更好的光催化活性和稳定性。因此由于B1Xs对可见光的强烈吸收和优异的光催化性能而受到了研宄者们极大的关注。制备条件的改变会导致材料结构的变化，进而会影响其光催化性會K。
[0004]另外，SP2杂化的碳原子连接的特殊结构赋予了石墨烯高的电子流动性[25]，将石墨烯与半导体复合，可以使光生电子快速转移到其表面，实现光生电子-空穴的有效分离，并且可以扩宽半导体的吸光范围从而提高光催化反应效率。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在可见光下降解能力强的B1Xs光催化剂、石墨烯复合的B1Xs光催化剂及它们的制备方法。
[0006]B1Xs及石墨稀复合的B1Xs光催化剂的制备方法，制备步骤如下:
[0007](I)将体积比(1-4:1)的乙二醇和冰醋酸配成40ml的溶液，并将0.005-0.008mol的硝酸铋放入上述溶液中，磁力搅拌0.5-1小时，使其充分溶解。
[0008](2)将体积比(1-4:1)的无水乙醇和去离子水配成40ml的溶液，并将一定量的NaX(X = Cl、Br或I，X与Bi的摩尔比为1:1)放入上述溶液中，磁力搅拌0.5_1小时，使其充分溶解。
[0009](3)将按步骤(2)配制的溶液缓慢滴加到按步骤⑴配制的不断搅拌的溶液中，滴加完后，继续搅拌0.5-1小时，然后将混合液转移到10ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在80-180°C反应10分钟-24小时，反应结束后，将沉淀物过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，最后放入80°C的烘箱内，真空干燥8h。研磨成粉末，得样品。样品组成可以包括B1Cl1^mBrm, B1Cl^J^P B1Br 卜丄，其中 O 彡 m 彡 I，或三卤素，B1ClaBrbI^b，其中 0〈a〈l，0〈b〈l，a+b〈l)的 B1Xs 光催化剂。
[0010](4)制备石墨烯复合的B1Xs光催化剂:将体积比(1:1-4)的无水乙醇和去离子水配成40ml的溶液，然后将与B1Xs质量比为0.5_5%的石墨烯超声分散到上述溶液中，并将一定量的卤化钠(X与Bi的摩尔比为1:1)放入上述溶液中，磁力搅拌0.5-1小时，使其充分溶解。后续步骤与(3)相同，即可制得石墨烯复合的B1Xs的光催化剂。
[0011](5)上述制备的B1Xs或石墨稀复合的B1Xs光催化剂的光催化性能测试:将20mg光催化剂放入100mL15mg/L的RhB溶液中，先进行1min的暗态吸附，至吸附平衡，在暗态吸附过程中每隔1min取出4mL作为样品，离心分离，吸附完成后，在300W的氙灯照射下进行光催化反应，进行可见光光催化反应时，采用400nm cut的滤光片将氙灯中的紫外光部分过滤去除，光催化过程中，每隔1min取出RhB4mL作为样品，离心分离，测试吸附完成后可得样品的浓度以及初始样品的浓度。其中，本发明采用20mg光催化剂放入100mL15mg/L的RhB溶液，较别的文献用量要小得多。
[0012]本发明的的有益效果:本发明生产工艺简单、操作简便、生产成本低、污染小、复合过程一步完成，制备的光催化剂在可见光下对有机污染物具有快速的降解效果。
[0013]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
【附图说明】
[0014]图1 为 B1Br 和 B1Cl 的 XRD 谱图；
[0015]图2为不同光催化剂在可见光下的降解图；
[0016]图3为B1Xs及石墨烯复合的B1Xs在可见光下的降解图；
[0017]图4为图3在10-50min的降解图(即局部放大图)。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0019]实施例1:
[0020]将0.005mol的硝酸铋放入40ml体积比为2: I的乙二醇和冰醋酸溶液中，磁力搅拌0.5小时，使其充分溶解，得到A溶液。然后将0.005moINaBr (也可以用KBr)加入40ml体积比为2:1的无水乙醇和去离子水溶液中，磁力搅拌0.5小时，使其充分溶解，得到B溶液。随后将B溶液缓慢滴加到不断搅拌的A溶液中，滴加完后，继续搅拌0.5小时，然后将混合液转移到10ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在110°C反应10小时，反应结束后，将沉淀物过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，最后放入80°C的烘箱内，真空干燥8h。研磨成粉末，得样品，其化学组成为B1Br。
[0021 ] 光催化性能测试:将20mg制备的光催化剂放入10mL15mg/L的RhB溶液中，先进行1min的暗态吸附，至吸附平衡，在暗态吸附过程中每隔1min取出4mL作为样品，离心分离，吸附完成后，在300W的氙灯照射下进行光催化反应，进行可见光光催化反应时，采用400nm cut的滤光片将氙灯中的紫外光部分过滤去除，光催化过程中，每隔1min取出RhB4mL作为样品，离心分离，测试吸附完成后可得样品的浓度以及初始样品的浓度。
[0022]实施例2:
[0023]将0.008mol的硝酸铋放入40ml体积比为3: I的乙二醇和冰醋酸溶液中，磁力搅拌I小时，使其充分溶解，得到A溶液。然后将0.006moINaCl和0.002moINaBr加入40ml体积比为3:1的无水乙醇和去离子水溶液中，磁力搅拌I小时，使其充分溶解，得到B溶液。随后将B溶液缓慢滴加到不断搅拌的A溶液中，滴加完后，继续搅拌0.5小时，然后将混合液转移到10ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在120°C反应12小时，反应结束后，将沉淀物过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，最后放入80°C的烘箱内，真空干燥8h。研磨成粉末，得样品，其化学组成为B1Cla75Bra25c
[0024]光催化性能测试:将20mg制备的光催化剂放入10mL15mg/L的RhB溶液中，先进行1min的暗态吸附，至吸附平衡，在暗态吸附过程中每隔1min取出4mL作为样品，离心分离，吸附完成后，在300W的氙灯照射下进行光催化反应，进行可见光光催化反应时，采用400nm cut的滤光片将氙灯中的紫外光部分过滤去除，光催化过程中，每隔1min取出RhB4mL作为样品，离心分离，测试吸附完成后可得样品的浓度以及初始样品的浓度。
[0025]实施例3:
[0026]将0.006mol的硝酸铋放入40ml体积比为1:1的乙二醇和冰醋酸溶液中，磁力搅拌I小时，使其充分溶解，得到A溶液。然后将0.006moINaCl加入40ml体积比为1:1的无水乙醇和去离子水溶液中，磁力搅拌I小时，使其充分溶解，得到B溶液。随后将B溶液缓慢滴加到不断搅拌的A溶液中，滴加完后，继续搅拌0.5小时，然后将混合液转移到10ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在120°C反应12小时，反应结束后，将沉淀物过滤，用去离子水和无水乙醇洗涤三次，最后放入80°C的烘箱内，真空干燥8h。研磨成粉