本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种具有光催化性能的碳酸氧铋纳米盘及其制备方法。
背景技术
目前，在工业的污染中，染料废水的污染因其具有排放量大、色度高、成分复杂、腐蚀性强、毒性大的特点，一直都是废水治理中的难题。传统的处理方法不仅周期较长，费用高，成本大，而且也耗费了大量的人力物力，因此急需探求新的治理方法。
自从1972年fujishima和honda发现在光照的条件下，二氧化钛（tio2）微粒上可以使水发生氧化还原反应以来，半导体光催化技术以其利用太阳能﹑无二次污染等特点引起了全球众多学者的关注。最近，随着光化学及技术的发展和进步，利用光催化剂消除环境中的各种污染物的研究已引起人们的广泛关注。目前，半导体光催化已被视为消除环境污染物最具有潜力和价值的途径，而且，已经有大量的光催化剂被开发。然而，传统的光催化剂，例如其中最具有代表性的材料tio2只是对紫外光具有较高的光催化活性，在可见光下的催化活性较低，因此，人们对开发可见光具有高光催化活性的新型材料存在极大的需求。
申请号cn2013102257260的中国专利申请公开了一种高活性tio2纳米盘光催化剂的合成方法，首先将水与冰醋酸、氢氟酸混合；再加入钛酸四丁酯后机械搅拌10min；将上述溶液放入反应釜180℃水热24h；然后分离沉淀，将沉淀用水离心洗涤3次，60℃干燥，600℃煅烧2h；自然冷却至室温，即得。本发明制备的tio2光催化活性比较高，但是只在紫外光下有较高的光催化活性，适应范围比较窄。
申请号cn2014107535106的中国专利申请公开了一种复合光催化剂in2o3/cnb及其制备方法，首先分别称取含氮有机物和含硼化合物，混合后溶解，再除去混合物中的溶剂，将除去溶剂后得到的固体煅烧，冷却，制得cnb；再分别称取in2o3和cnb，混合后粉碎、煅烧、冷却，得到复合光催化剂。本发明制备过程中连续使用煅烧工艺，而煅烧工艺通常温度很高，反应条件要求较高且能源消耗大，生产成本高。
技术实现要素：
针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种具有光催化性能的碳酸氧铋纳米盘及其制备方法；本发明在可见光下即可实现对亚甲基蓝的降解，降解率达98%，且原料价格低廉，反应条件温度，生产成本较低。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种具有光催化性能的碳酸氧铋纳米盘，以硝酸铋、碳酸氢钠为主要原料，掺加氯化亚锡复合而成，为纳米盘状颗粒，粒径分布在5-25nm，主要分布在7-13nm。
一种具有光催化性能的碳酸氧铋纳米盘的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照硝酸铋、碳酸氢钠的摩尔比为2：1称取原料，加入水中，搅拌均匀，再按硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：1-50的比例加入氯化亚锡，搅拌均匀，得悬浮液；
（2）将该悬浮液置于反应釜中，100-200℃保温5-15h进行反应；
（3）反应完成后，自然冷却至室温，对产物进行抽滤，离心，洗涤，40-80℃下烘干，即得到碳酸氧铋纳米盘。
作为本申请的优选技术方案所述步骤（1）中硝酸铋与水的质量与体积比为2：80-100；将溶剂控制在合理的范围，有助于提高反应效率，同时降低溶剂的使用量。
优选的，所述步骤（1）中反应釜的填充度为30-80%。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（2）中将悬浮液转移至高压反应釜中，100-200℃保温5-15h进行反应。在该反应条件下，制备的碳酸氧铋纳米盘结构规则，均一且形貌可控性强。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（2）中将悬浮液转移至高压反应釜中，再移至恒温干燥箱中，100-200℃保温5-15h进行反应；先转移至高压反应釜，再移至恒温干燥箱中，可以达到更好的保温效果。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（3）中洗涤选用去离子水，乙醇，各洗涤3-5次。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤（3）选用离心分离机在5000-10000rpm，离心时间为5-10min。
本发明提供的具有光催化性能的碳酸氧铋纳米盘及其制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）本发明反应条件温和，对反应条件要求较低，能源消耗少，生产成本低；
（2）本发明提供的制备碳酸氧铋纳米盘的方法是以硝酸铋、碳酸氢钠为主要原料，以水为溶剂，所用原料价格低廉，且在制备过程中不添加任何有机溶剂，对环境和人体无危害；
（3）采用本发明方法制备的碳酸氧铋纳米盘表面分布均匀，形态良好，所得碳酸氧铋材料在可见光下光催化降解率超过98%，比未加氯化亚锡的光催化降解率提高了39%。
附图说明
图1为实施例1中碳酸氧铋纳米盘的sem图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。
实施例1
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：1称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为140℃条件下保温10h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，8000rpm离心5min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.56g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为98%。
利用quanta200型扫描电子显微镜（fei有限公司）对制备碳酸氧铋材料的形貌进行表征，见图1，从图中可以看出，其微观形貌为纳米盘状颗粒，粒径分布为5-25nm，且表面分布均匀，形态良好。
实施例2
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：10称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为120℃条件下保温10h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，8000rpm离心5min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.568g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为95%。
实施例3
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：20称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为140℃条件下保温5h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，8000rpm离心5min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.572g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为92%。
实施例4
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：30称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为100℃条件下保温8h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，8000rpm离心7min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.5652g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为90%。
实施例5
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：40称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为200℃条件下保温12h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，10000rpm离心5min，离心3次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.5683g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为95%。
实施例6
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，按照硝酸铋与氯化亚锡摩尔比100：50称取氯化亚锡，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为150℃条件下保温15h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，5000rpm离心10min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤5次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.569g。
准确称取0.03g锡掺杂碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光下，反应60min，光催化降解率为96%。
对照组：
称取五水硝酸铋0.73g、碳酸氢钠0.1g，溶于40ml蒸馏水中，搅拌均匀，得悬浮液；将上述悬浮液转移至体积为100ml的高压反应釜中，将该反应釜置于恒温干燥箱中在温度为140℃条件下保温10h，反应完成后将反应釜自然冷却至室温，对产物抽滤得到沉淀，8000rpm离心5min，离心两次后，去离子水、95%乙醇交叉洗涤3次，置于40-80℃烘干，烘干后称量所得碳酸氧铋质量为0.56g。
准确称取0.03g对照组碳酸氧铋，加入30ml浓度为10mg/l的亚甲基蓝中，在可见光照射下，反应60min，光催化降解率为59%，与对照组相比，本发明碳酸氧铋的光催化降解率可达98%比未加氯化亚锡的光催化降解率提高了39个百分点。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。