一种部分出现氧空位的溴氧化铋的制备方法

1.本发明属于光催化材料领域，涉及一种部分出现氧空位的溴氧化铋的制备方法。


背景技术：

2.由于光催化技术可以直接利用可见光来处理室内空气中含有的有机污染物，通过光催化反应将其矿化后生成无毒无害的小分子物质，因此半导体光催化技术已成为一种有望缓解环境污染的先进技术，在这项技术中光催化剂为核心技术问题。卤氧化铋是近年来发展起来的新型光催化剂，价廉易得且环境友好，但其本身光催化活性较弱，光生电子空穴对的高复合率，太阳光利用率低等，是其实际应用的一个障碍。通过掺杂离子、构建异质结、引入氧空位和用贵金属修饰等被认为是提高其光催化性能的途径。卤氧化铋可以通过工艺调控使其全部出现氧空位，例如在中国专利cn112569969a中，公开了一种含光控氧空位biobr光催化剂的制备方法，该方法以五水硝酸铋和溴酸钠为原料，调节反应温度，利用一步水解法制得含光控氧空位的biobr材料。在中国专利cn112717958a中，公开了一种富含氧空位biobr/hnbo纳米片光催化剂的制备方法与用途。采用自组装法制备具有三维-二维界面的biobr-v/hnbo纳米片z型异质结复合光催化剂。通常来讲，氧空位在富氧条件下，非常容易还原，不易长时间保存。
3.本发明利用水热法、光沉积和紫外可见光驱动法制备部分出现氧空位的溴氧化铋涂料，涂料具有优异的光催化活性，该制备方法生产成本低、反应条件温和、易于规模化生产、能够显著提高对可见光的吸收率、氧空位能够长时间保存，在国内外文献中尚未有报道。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种部分出现氧空位的溴氧化铋的制备方法。本发明的另一目的在于提供一种表面氧空位改性的溴氧铋光催化剂，此光催化剂能够有效促进电子-空穴对的有效分离，提高对可见光的利用率，光催化性能优异。本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
5.1.一种部分出现氧空位的溴氧化铋的制备方法，其特征在于：所制备的材料由biobr、含氧空位的biobr和pt组成的三元结构，其中溴氧化铋晶体结构为四方相，为(110)面择优取向，在暴露面上均匀地覆盖铂颗粒，在铂颗粒的下部的biobr不含氧空位，在铂颗粒未覆盖部位的biobr含氧空位，并且氧空位能够长时间保存。具体包括以下制备步骤：
6.步骤1，所述水热法制备的部分出现氧空位的溴氧化铋具体为：将一定量的 bi(no)3·
5h2o、pvp和kbr溶解在去离子水中，分别分散于24～36ml去离子水中，磁力搅拌30～60min后，分别形成溶液a和b。将溶液b逐滴加入溶液a中，滴加完后继续磁力搅拌1～2h。bi(no)3·
5h2o、pvp和kbr的质量比为1：0.020：0.245。
7.步骤2，将搅拌后的溶液投入反应釜中，在140～180℃下水热反应12～18小时，将沉淀过滤、洗涤后获得沿(110)面择优取向biobr粉体；
的0.047m氯铂酸钾溶液混合搅拌1小时，之后在氙灯照射下持续搅拌3小时。将沉淀过滤、洗涤后得到负载铂的biobr粉体；
28.步骤5，将所述步骤4获得的负载铂的biobr粉体，加入到100ml的99.6％甲醇溶液中，在氙灯照射下持续搅拌3小时。将沉淀过滤、洗涤后得到部分出现氧空位的biobr。
29.对比例1
30.步骤1，将一定量的碱式硝酸铋和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，加入溴化钾溶液，其中碱式硝酸铋、pvp和溴化钾的质量比为1：0.020：0.245；
31.步骤2，将所述步骤1获得的溶液搅拌1小时；
32.步骤3，将搅拌后的溶液投入反应釜中，在160℃下水热反应12小时，将沉淀过滤、洗涤后获得沿(110)面择优取向biobr粉体。
33.对比例2
34.步骤1，将一定量的碱式硝酸铋和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，加入溴化钾溶液，其中碱式硝酸铋、pvp和溴化钾的质量比为1：0.020：0.245；
35.步骤2，将所述步骤1获得的溶液搅拌1小时；
36.步骤3，将搅拌后的溶液投入反应釜中，在160℃下水热反应12小时，将沉淀过滤、洗涤后获得沿(110)面择优取向biobr粉体。
37.步骤4，将所述步骤3获得的biobr粉体，在避光条件下加入70ml去离子水中与20ml的 0.047m的氯铂酸钾溶液混合搅拌1小时，之后在氙灯照射下持续搅拌3小时。将沉淀过滤、洗涤后得到负载铂的biobr粉体；
38.对比例3
39.步骤1，将一定量的碱式硝酸铋和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，加入溴化钾溶液，其中碱式硝酸铋、pvp和溴化钾的质量比为1：0.020：0.245；
40.步骤2，将所述步骤1获得的溶液搅拌1小时；
41.步骤3，将搅拌后的溶液投入反应釜中，在160℃下水热反应12小时，将沉淀过滤、洗涤后获得沿(110)面择优取向biobr粉体。
42.步骤4，将所述步骤3获得的biobr，加入到100ml的99.6％甲醇溶液中，在氙灯照射下持续搅拌3小时。将沉淀过滤、洗涤后得到完全出现氧空位的biobr。
43.应用例1：
44.对实施列1、对比例1-3中所制得的部分出现氧空位的biobr、biobr、负载pt的biobr 和完全出现氧空位的biobr进行降解甲基橙和产氢光催化活性评价，具体操作步骤为：
45.对实施例1和对比例1-3中所制得的部分出现氧空位的biobr、biobr、biobr-pt和 biobr-ovs分别称量光催化剂10mg，分别与甲基橙溶液(100ml,10mg
·
l-1
)混合后，在黑暗条件下搅拌30分钟，开启500w氙灯照，每隔30分钟取一次反应液，通过离心、过滤，测试溶液的吸光度，利用吸光度的变化测试光催化剂对甲基橙的脱色率情况。
46.对实施例1和对比例1-3中所制得的部分出现氧空位的biobr、biobr、biobr-pt和biobr-ovs分别称量光催化剂10mg，分别加入到48ml去离子水和2ml甲醇中，通过 labsolar 6a系统检测实施列1和对比例1-3氢气产生量。
47.以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，通过阅读本发明说明书而对本发明
技术方案采取的任何等效的变换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应属本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种含氧空位溴氧化铋的制备方法，其特征在于：所制备的材料由biobr、含氧空位的biobr和pt组成的三元结构，其中溴氧化铋晶体结构为四方相，为(110)面择优取向，在暴露面上均匀地覆盖铂颗粒，在铂颗粒的下部的biobr不含氧空位，在铂颗粒未覆盖部位的biobr含氧空位。具体包括以下制备步骤：步骤1，所述水热法制备的部分出现氧空位的溴氧化铋具体为：将一定量的bi(no)3·
5h2o、pvp和kbr溶解在去离子水中，分别分散于24～36ml去离子水中，磁力搅拌30～60min后，分别形成溶液a和b。将溶液b逐滴加入溶液a中，滴加完后继续磁力搅拌一段时间。步骤2，将混合好的溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，水热反应一定时间，将沉淀洗涤、干燥、研磨后获得(110)面取向的biobr粉体。步骤3，将步骤3中获得的biobr粉体，在避光条件下加入去离子水中搅拌30min后，滴加氯铂酸钾溶液，滴加完后继续搅拌30min，开启氙灯后继续搅拌3～4h后，获得负载pt的biobr粉体。步骤4，将步骤4中获得的负载铂的biobr粉体，加入到含有有机溶剂的溶液中，在氙灯照射下持续搅拌3～4h。将沉淀过滤、洗涤后得到由biobr、含氧空位的biobr和pt组成的三元结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，步骤1其特征在于：所述的bi(no)3·
5h2o、pvp和kbr的质量比为1：0.020：0.245，搅拌至溶解均匀。溶液a和b的体积分别为24ml和36ml。磁力搅拌为1～2h。3.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2其特征在于：所述加热温度为140～180℃，所述加热时间为12～18h，所述烘干温度为60～80℃，所述烘干时间为12～24h。4.根据权利要求1所述的制备方法，步骤3其特征在于：氯铂酸钾溶液浓度为0.047m，滴加量为20ml，滴加速度为0.097ml
·
s-1
。5.根据权利要求1所述的制备方法，步骤5其特征在于：使用有机溶剂为甲醇，浓度为99.6％，使用量为100ml。6.如权利要求1-5任一制备方法得到的部分出现氧空位的溴氧化铋光催化剂。7.如权利要求1-5任一制备方法得到的部分出现氧空位的溴氧化铋光催化剂在光催化降解和产氢的应用。

技术总结
本发明涉及一种含氧空位溴氧化铋的制备方法。本发明制备方法步骤如下：先利用Bi(NO3)3·


技术研发人员：单连伟 施梓祺 丁国道 孙莹 董丽敏 吴泽
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2022.09.14
技术公布日：2022/12/12