一种超薄BiOCl纳米片,制备方法及其用图
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超薄B1Cl纳米片，制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002]光催化技术可通过半导体材料直接将太阳能转化为化学能与电能，并能够对环境中有毒有害有机污染物实现完全矿化降解，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。近些年，国内外学者研发了诸多新型光催化材料，其中，层状化合物中典型代表卤氧秘系B1X(X = Cl，Br，I)光催化材料，尤其层状结构的B1Cl具有充足的空间来极化原子和原子轨道，促使诱导偶极矩能够有效地分离电子与空穴，从而提高光催化性能，致使B1Cl具有良好的光催化活性和稳定性，从而引起光催化领域国内外科学家的极大关注。目前微纳米B1Cl光催化材枓的主要制备方法有:水解法、溶剂热法、醇热法、反相微乳法等。但是要所制备的粒子尺寸控制在几纳米或几十纳米还是非常困难的。催化材料的结构形貌、比表面积、晶面活性等因素对其光谱响应范围和光生载流子的分离效率存在一定关联性。有效调控B1Cl光催化材料的形貌、尺寸、微结构和大比例暴露活性面，可极大地提高B1Cl的光催化活性。但本领域还没有B1Cl纳米片的成熟制备方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种简单、有效的可控制备超薄B1Cl纳米片的方法。本发明的另一个目的是提供一种超薄B1Cl纳米片的光催化应用，具体技术方案如下:
[0004]一种超薄B1Cl纳米片的制备方法，包括如下步骤:
[0005](I)将 Bi (NO3) 3.5H20 和 Na2C2O4分别溶于水中；
[0006](2)将Na2C2O4溶液加入到Bi (NO 3) 3溶液中并搅拌；
[0007](3)将得到的混合溶液进行反应；
[0008](4)冷却；
[0009](5)干燥；
[0010](6)煅烧；
[0011](7)取Bi2O3溶解在HCl溶液中；
[0012](8)将得到的混合溶液进行反应；
[0013](9)冷却；
[0014](10)干燥得到超薄B1Cl纳米片。
[0015]进一步地，步骤(I)中，将I?5g Bi (NO3)3.5H20和I?5g Na2C2O4分别溶于10-30mL蒸馏水中并超声。
[0016]进一步地，步骤(3)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在100_150°C下反应20-60h。
[0017]进一步地，步骤(4)和/或(9)中，自然冷却至室温。
[0018]进一步地，步骤(5)和/或(10)中，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次后60°C干燥6ho
[0019]进一步地，步骤(6)中，得到的样品在空气中300-600°C煅烧2h得到Bi203。
[0020]进一步地，步骤(7)中，取O ?0.5g Bi2O3溶解在 10_40ml 4 ?16mmol/L 的 HCl溶液中超声3-10min、搅拌lh。
[0021]进一步地，步骤(8)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在130_200°C下反应10-20h。
[0022]一种超薄B1Cl纳米片，采用上述的方法制备得到。
[0023]上述超薄B1Cl纳米片的用途，用于对罗丹明(RhB)染料进行光催化降解。
[0024]与目前现有技术相比，本发明提供的制备方法简单，而且能够通过控制HCl的量来调控纳米粒子的尺寸范围，从而调制纳米粒子的活性暴露面及比表面积。采用本发明方法制备的B1Cl超薄纳米片，在模拟太阳光或可见光照射下，对罗丹明(RhB)染料具有非常好的光催化降解效果。
【附图说明】
[0025]图1 为:(a)Bi203、(f)B1Cl 的标准卡片图，(b)Bi2O3' (c) S1、(d)S2、(e) S3 的 XRD图；
[0026]图2 ⑷为 Bi203 的 SEM 图；
[0027]图2⑶为SI的SEM图；
[0028]图2 (C)为 S2 的 SEM 图；
[0029]图2 (D)为 S3 的 SEM 图；
[0030]图3 (A)为超薄的B1Cl纳米片(SI)的TEM照片；
[0031]图3⑶为超薄的B1Cl纳米片(SI)的HRTEM照片；
[0032]图3(C)为超薄的B1Cl纳米片(SI)的原子结构图；
[0033]图3(D)为超薄的B1Cl纳米片(SI)的晶体生长取向；
[0034]图4为超薄的B1Cl纳米片(SI)的XPS图；
[0035]图5为超薄B1Cl纳米片形成机理图；
[0036]图6 (A)为SI在模拟太阳光下对RhB降解效果的紫外-可见吸收图谱；
[0037]图6 (B)为S1、S2和S3在模拟太阳光下对RhB的降解效果图；
[0038]图7 (A)超薄B1Cl纳米片在模拟太阳光作用下对RhB染料循环降解实验；
[0039]图7 (B)为4次循环使用后超薄B1Cl纳米片的XRD衍射花样；
[0040]图8 (A)为SI在可见光下对RhB降解效果的紫外-可见吸收图谱；
[0041]图8(B)为S1、S2和S3在可见光下对RhB的降解效果图。
【具体实施方式】
[0042]下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
[0043]将I?5g Bi (NO3) 3.5H20和I?5g Na2C2O4分别溶于10_30mL蒸馏水中超声，然后将Na2C2O4溶液加入到Bi (NO 3) 3溶液中剧烈搅拌，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在100-150°C下反应20-60h，自然冷却至室温。得到的产物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次后60°C干燥6h。得到的样品在空气中300-600°C煅烧2h得到Bi203。
[0044]取O ?0.5g Bi2O3溶解在 10_40ml 4 ?16mmol/L 的 HCl 溶液中超声 3-lOmin、搅拌lh，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在130-200°C下反应10-20h，自然冷却至室温。得到的产物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次后60°C干燥6h，加入HCl浓度由少到多的三个样品分别命名为SI，S2和S3。
[0045]图1可以看出得到的S1、S2和S3都为纯的B1Cl。图2可以看出SI为超薄的片状结构，随着HCl浓度的增大，B1Cl纳米片的厚度增大。从图5知，超薄B1Cl纳米片只有在特定的条件下才能形成。参见图6，SI催化降解1min对RhB的降解率可以达到99%，SI光催化效率远远高于S2和S3。从图7看出，超薄B1Cl纳米片具有较好的重复利用性和光稳定性。参见图8，SI样品在可见光照射下依然表现出优异的光催化降解效果。
[0046]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将Bi(NO3)3.5H20和Na2C2O4分别溶于水中； (2)将Na2C2O4溶液加入到Bi(NO 3) 3溶液中并搅拌； (3)将得到的混合溶液进行反应； (4)冷却; (5)干燥； (6)煅烧; (7)取Bi2O3溶解在HCl溶液中； (8)将得到的混合溶液进行反应； (9)冷却; (10)干燥得到超薄B1Cl纳米片。
2.如权利要求1所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，将I?5g Bi (NO3)3.5H20和I?5g Na2C2O^别溶于10_30mL蒸馏水中并超声。
3.如权利要求1或2所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在100-150°C下反应20-60h。
4.如权利要求1-3中任一项所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(4)和/或(9)中，自然冷却至室温。
5.如权利要求1-4中任一项所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(5)和/或(10)中，用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤数次后60°C干燥6h。
6.如权利要求1-5中任一项所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，得到的样品在空气中300-600°C煅烧2h得到Bi2O3。
7.如权利要求1-6中任一项所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，取O?0.5g Bi2O3溶解在10-40ml 4?16mmol/L的HCl溶液中超声3-lOmin、搅拌Ih0
8.如权利要求1-7中任一项所述的超薄B1Cl纳米片的制备方法，其特征在于，步骤(8)中，得到的混合溶液转移聚四氟乙烯反应釜中，在130-200°C下反应10-20h。
9.一种超薄B1Cl纳米片，其特征在于，采用如权利要求1-8所述的方法制备得到。
10.如权利要求9所述超薄B1Cl纳米片的用途，其特征在于，用于对罗丹明(RhB)染料进行光催化降解。
【专利摘要】本发明涉及一种超薄BiOCl纳米片，制备方法及其用途，包括如下步骤：(1)将Bi(NO3)3·5H2O和Na2C2O4分别溶于水中；(2)将Na2C2O4溶液加入到Bi(NO3)3溶液中并搅拌；(3)将得到的混合溶液进行反应；(4)冷却；(5)干燥；(6)煅烧；(7)取Bi2O3溶解在HCl溶液中；(8)将得到的混合溶液进行反应；(9)冷却；(10)干燥得到超薄BiOCl纳米片。本发明提供的制备方法简单，而且能够通过控制HCl的量来调控纳米粒子的尺寸范围，从而调制纳米粒子的活性暴露面及比表面积。采用本发明方法制备的BiOCl超薄纳米片，在模拟太阳光或可见光照射下，对罗丹明(RhB)染料具有非常好的光催化降解效果。
【IPC分类】B82Y30-00, B01J27-06, C01G29-00, C02F1-30, B82Y40-00
【公开号】CN104588045
【申请号】CN201510019624
【发明人】彭银, 王丹
【申请人】安徽师范大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月14日