一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法

本发明属于化学材料制备领域，具体涉及一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法，通过简单水解法制备得到该材料，在光催化降解处理污染物方面有着非常重要的用途。

背景技术：

1、光催化技术是一种新型的绿色氧化还原技术，广泛应用于水体中难降解有机物的去除。相较于其他光催化材料，纳米biocl因其独特的层状结构和内部较强的静电场，光催化活性高、成本低、稳定性好和安全无毒等特点在环境污染治理中受到了广泛的关注，但其同样存在带隙较宽，在可见光下响应效果不好等问题。在传统bicl3水解制备biocl过程中，通常需使用浓盐酸等强酸物质来创造酸性环境，然后在一定去离子水介质中水解得到biocl。本发明基于工艺简单、绿色无污染的原则，使用fecl3·6h2o为fe源进行金属离子掺杂，同时fecl3溶于水后溶剂环境为酸性，利于bi2o3原料中的bi3+溶解并进一步水解，同时解决biocl的绿色合成和拓展光响应的问题。金属离子掺杂可促进界面电荷转移，从而获得更高的可见光驱动催化活性。本发明通过简单水解法使用fe3+对biocl进行了掺杂改性，构建了纳米片均匀组装的三维花状结构、具有高效的可见光催化活性的fe-biocl材料。结果表明，fe-biocl具有可见光催化特性，能够高效降解染料污染物。

技术实现思路

1、本发明提供一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法。具体制备步骤如下：

2、(1)配置一定量的cacl2和fecl3·6h2o混合溶液50ml，加入1mmol bi2o3，磁力搅拌30min，溶解均匀后静置1h，记为溶液a。

3、(2)量取50-100ml去离子水置于烧杯中，记为溶液b。

4、(3)取静置后a溶液中的上层清液缓慢滴入溶液b中，静置12h得到沉淀，并使用去离子水与无水乙醇洗涤离心所得沉淀，在60℃烘箱中干燥12h，得到fe-biocl。

5、(4)优选的制备工艺，简单水解法制备fe-biocl。cacl2浓度为2.0mol/l，fecl3·6h2o浓度为0.3mol/l，b溶液去离子水为100ml。

6、此工艺采用简单水解法制备fe-biocl，制备过程中无需使用盐酸，也无需进行高温煅烧，简单安全。该方法可将fe3+掺入进biocl中，将biocl的片状结构改变为纳米片均匀组装的三维花状结构，直径在0.5-1μm左右，单片大小约为0.5μm，厚度约为10nm，比表面积可达78.94m2g-1，光催化材料的比表面积增大，可增加进行光催化响应的活性位点，提高其光催化反应效率。

7、本发明的主要优点如下：

8、(1)利用无毒易得的cacl2、bi2o3和fecl3·6h2o等原料，通过简单工艺制备出在环境净化领域具有良好应用前景的fe-biocl光催化材料。

9、(2)该材料在可见光照下具有较好的染料吸附性能、可见光催化响应特性，可高效降解rhb和mo。

技术特征：

1.一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1中所述的一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一至三所用的cacl2浓度为1.0-2.5mol/l，fecl3·6h2o的浓度为0.1-0.6mol/l，混合溶液体积为50ml，加入1mmol bi2o3，静置12h，再将静置后溶液的上层清液缓慢滴入50-100ml去离子水中静置。

3.根据权利要求1中所述的一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法所得到的fe-biocl，其特征在于，fe-biocl为纳米片均匀组装的三维花状结构，直径为0.5-1μm，单片大小约为0.5μm，厚度约为10nm，比表面积在50-80m2g-1之间。

4.根据权利要求1中所述的一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法所得到的fe-biocl，具有较好的吸附染料性能和可见光催化响应特性，在可见光照射条件下10mg的光催化剂可在40min内完全降解10mg/l的罗丹明b染料，240min完全降解10mg/l的甲基橙染料。

技术总结
本发明公开了一种铁掺杂氯氧化铋可见光催化材料的制备方法，以CaCl<subgt;2</subgt;、FeCl<subgt;3</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;为基本原料，通过简单水解法制备出了铁掺杂氯氧化铋(简称Fe‑BiOCl)可见光催化材料。该材料为纳米片均匀组装的三维花状结构，比表面积较大。Fe‑BiOCl材料具有较好的吸附性能和可见光催化响应特性，可高效降解罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)等染料污染物，在可见光照射条件下40min内完全降解RhB，240min可完全降解MO。本发明提出的制备Fe‑BiOCl光催化剂的方法为铁掺杂氯氧化铋提供了一种切实有效的途径。

技术研发人员：张磊,吕浩婕,赵巍,张博,王天雷,杜立晟,高拯
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15