一种花瓣状卤氧化铋材料的制备方法与流程

本发明涉及花瓣状卤氧化铋材料的制备技术，属于光催化和电化学领域。

背景技术：

随着现代工业的迅速发展，能源短缺和环境污染问题成为当今世界影响人类社会发展和生活质量的两大难题。铋基氧化物材料由于本身的具有较小的带宽，能被可见光激发，在可见光照射下能有效去除污染物，可用于光催化降解工业废水。近年来，二维层状结构材料在电子器件，催化和能源利用等方面而受到研究者越来越多的关注，列如石墨烯类（包括石墨烯，氧化石墨烯），氮化硼，二维过渡金属硫化物，二维碳化钙，二维钙钛矿和层状氢氧化等。卤氧化铋（biox，x=cl，br，i）材料本身具有类石墨烯的二维层状结构，独特的晶体结构，合适的能带位置，高的化学稳定性，价廉和容易制备等优点，受到研究者的广泛关注。

卤氧化铋(biox，x=cl，br，i)作为一种层状材料，目前的合成卤氧化铋催化剂的方法主要有：水解法、水热(溶剂热)法、室温超声法和电沉积法等。zhu等以bicl3为原料，以乙二醇为溶剂，采用水热法制备了球状的biocl粉末，有较高的光催化活性（zhulp,liaogh.self-assembled3dbioclhierarchitectures:tunablesynthesisandcharacterization.cryst.eng.comm,2010,12:3791-3796.)；wang等利用bibr3为原料，采用水解法合成biobr(wangy,shizq.synthesis,characterization,andphotocatalyticpropertiesofbiobrcatalyst.journalofsolidstatechemistry,2013,199:224-229.)；张晓阳等采用水热法在高压反应釜中制备卤氧化铋（中国专利cn110104684a）；黄勇潮采用电沉积法通过阳极氧化反应得到卤氧化铋（中国专利cn108745386a）。其中，水解法是制备（biox，x=cl，br，i）比较常见的方法，虽操作简易、条件温和、对设备要求不高，但缺点是容易造成局部浓度过高，从而使产品分散性差，颗粒大小不均，形貌不易控制。水热(溶剂热)法能够提供高温高压的极度条件，通过对反应参数（ph值，反应温度和反应时间)的控制，可以实现对产物粒径和形貌的初步控制。但水热法的设备成本比较高，操作复杂，制备时间过长，难以大规模生产，距离工业化生产还有一段距离。溶胶-凝胶法是制备biox纳米颗粒的一种重要方法，所得产物的粒径小且分布均匀，用这种方法制备的催化剂纯度高、反应条件温和、掺杂组分均匀分布，但是在干燥时液体表面张力会导致孔隙塌陷和收缩，因此材料机械强度低、成型性差；常温超声法通过控制超声波振动频率，可以控制颗粒的尺寸和分布，得到的产物粒径小、分布均匀、不易团聚，但是超声波对人体有危害，不便投入生产。

综上所述，现有的制备卤氧化铋的操作方法操作较复杂，耗时长，需要进一步完善。成熟的制备方法和工艺，是得到高性能卤氧化铋材料的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种合成花瓣状卤氧化铋材料的制备方法。

本发明是一种花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，其步骤为：

步骤（1）称取一定量的铋盐，卤化物和聚多元醇原料，将其溶于蒸馏水中，充分搅拌形成均匀溶液；

步骤（2将所得溶液干燥得前驱体，然后将前驱体置于坩埚中在空气中加热自燃，利用反应热使反应自维持下去直至反应结束；

步骤（3）将燃烧产物洗涤后在烘箱中干燥，自然冷却，经高速球磨机中球磨，即得卤氧化铋。

本发明的有益之处是解决了现有的制备卤氧化铋的方法操作复杂，耗时长，且容易对环境造成污染的问题。该方法合成的卤氧化铋材料，其具有三维网状结构的花瓣形貌。可广泛应用在电子功能材料、光催化、光电材料、医用复合材料方面。

附图说明

图1为实施例1制备的单个花瓣状biocl材料的扫描电镜图谱，图2为实施例1制备的多个花瓣状biocl材料的扫描电镜图谱，图3为实施例1制备花瓣状卤氧化铋材料光催化降解罗丹明染料的动力学曲线图。

具体实施方式

本发明是一种花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，其步骤为：

步骤（1）称取一定量的铋盐，卤化物和聚多元醇原料，将其溶于蒸馏水中，充分搅拌形成均匀溶液；

步骤（2将所得溶液干燥得前驱体，然后将前驱体置于坩埚中在空气中加热自燃，利用反应热使反应自维持下去直至反应结束；

步骤（3）将燃烧产物洗涤后在烘箱中干燥，自然冷却，经高速球磨机中球磨，即得卤氧化铋。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，铋盐为五水硝酸铋，或者硫酸铋，或者乙酸铋，或者草酸铋，或者铋酸钠，或者卤化铋。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，所述卤化物为氯盐，或者溴盐，或者碘盐；氯盐为氯化钾，或者氯化钠，或者氯化铵，或者季铵氯化物；溴盐为溴化钾，或者溴化钠，或者溴化铵，或者季铵溴化物；碘盐为碘化钾，或者碘化钠，或者碘化铵，或者季铵碘化物。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，聚多元醇为聚乙二醇系列，或者聚丙二醇系列，或者脂肪醇，或者季戊四醇。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，聚多元醇和铋盐的质量比为1:1～8:1。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，干燥温度为50～150℃，干燥时间为1～5小时。

以上所述的花瓣状卤氧化铋材料的制备方法，所述步骤（3）中的球磨时间为1～30分钟。

下面通过实施例来作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换与修饰，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1：

称取4.85gbi(no3)3▪5h2o和0.82gkcl，并和15.0g聚乙二醇2000混合；将称取的原料在60℃下溶于蒸馏水中，并充分搅拌形成均匀溶液；将所得溶液置于120℃的烘箱中烘3小时，得前驱体，将得到的前驱体置于坩埚中在空气中加热自燃；将燃烧产物冷却后依次用蒸馏水和无水乙醇各洗涤两次，并在120℃下烘干。最后于高速球磨机中球磨5分钟即得最终产物。

实施例2：

称取3.86g的c2h3bio2和1.10gnabr，并和10.0g聚乙二醇200混合；将称取的原料在80℃下溶于蒸馏水中，并充分搅拌形成均匀溶液；然后将溶液置于140℃的烘箱中烘2小时，得干燥的前躯体。将得到的前躯体置于坩埚中在空气中加热自燃；将燃烧产物冷却后依次用蒸馏水和无水乙醇各洗涤两次，并在130℃下烘干。最后于高速球磨机中球磨10分钟即得最终产物。

实施例3：

称取8.08g的bi2(c2o4)3.7h2o和0.75gki，并和8.0g聚丙二醇400混合；将称取的原料在70℃下溶于蒸馏水中，并充分搅拌形成均匀溶液；将所得溶液置于150℃的烘箱中烘1小时，得干燥的前躯体。将得到的前躯体置于坩埚中在空气中加热自燃；将燃烧产物冷却后依次用蒸馏水和无水乙醇各洗涤两次，并在150℃下烘干。最后于高速球磨机中球磨15分钟即得最终产物。