一種軟模板法制備BiOCl空心殼的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米光催化材料制備領域，具體涉及一種軟模板法制備B1Cl空心殼的方法。
【背景技術】
[0002]能源資源的枯竭和自然環境的惡化是現代社會面臨的兩個最緊迫的問題。自從1972年Fujishima和Honda首次報道在T12電極上光催化裂解水產生氫氣和氧氣后，半導體光催化技術已經被人們廣泛的應用到太陽能的能量轉換和有機污染物的降解方面。目前，打02是研究的最廣泛、最深入的一種光催化劑，已經取得了多項進展。然而，二氧化鈦的帶隙很寬，只對紫外光(波長<400nm，大約占總太陽光的4%)響應，而不能吸收太陽光中占大部分的可見光(波長MOOnm，大約占總太陽光的43% )，這大大限制了 1102的實際應用。因此，開發新型高效的可見光催化劑是必不可少的，近年來，在這一領域相應的研究已成為最熱門的話題之一。
[0003]溴化氧鉍(B1Cl)是一種重要的V-V1-VII三元化合物，呈四方晶型結構，其晶體結構是由Bi2O2層和交叉在其中的雙層鹵素原子構成的層狀結構。B1Cl作為一種新型的半導體材料，因其具有獨特的電子結構，優良的電學，磁學，光學，催化和發光性能，吸引了研究者的廣泛關注。迄今為止，人們已經通過不同的方法制備出不同形貌的B1Cl微納米結構。J.Y.X1ng, G.Cheng, G.F.Li, F.Qin, R.Chen, RSC Adv.1 (2011) 1542 - 1553，通過甘露醇輔助水熱途徑制備了 B1Cl方形納米盤，并顯示了較好的光催化活性；L.Y.Ding, R.J.Weij H.Chen, J.C.H，J.L.Li，Applied Catalysis B:Environmental 172 -173(2015)91 - 99，通過溶劑熱法成功合成了納米片富集的B1Cl分層微球，可通過調節前驅體溶液的PH來控制片層的厚度；Bi0Cl空心殼的方法具備更高的光催化活性，然而，到目前為止，還沒有關于制備B1Cl空心殼的方法。

【發明內容】

[0004]1.發明要解決的技術問題
[0005]針對現有技術的有機污染物的降解需要高效的可見光催化劑的問題，本發明提供了一種軟模板法制備B1Cl空心殼的方法。與B1Cl納米片和Ti02(DeguSSa，P25)相比，它所制備的B1Cl空心殼表現出更好的光催化活性。
[0006]2.技術方案
[0007]為解決上述問題，本發明提供的技術方案為:
[0008]—種軟模板法制備B1Cl空心殼的方法，其步驟為:
[0009]第一步、將硝酸鉍溶解于酸溶液中，得到溶液A ;
[0010]第二步、將離子液體氯化1- 丁基-3-甲基咪唑和非離子表面活性劑TX-100溶于蒸餾水中，，常溫磁力攪拌Ih形成微乳液B加熱攪拌形成微乳液B ;在反應過程中，離子液體[Bmin] Cl不僅用作溴源和溶劑，同時也作為油相形成微乳液B，對B1Cl空心殼的形成有著重要作用。
[0011]第三步、將溶液A與微乳液B混合，其中溶液A與微乳液B的體積比為1: 5，控制pH為6-10，攪拌;
[0012]第四步、倒入高壓釜中，水熱反應；
[0013]第五步、洗滌，離心，烘干，即得B1Cl空心殼。本發明制備的B1Cl空心殼作為可見光催化劑不但能夠用于室內空氣污染治理，而且在水污染治理、新能源和選擇性催化氧化等方面也有較高的應用價值。
[0014]在可見光照射下降解羅丹明B溶液中，與B1Cl納米片和Ti02(DeguSSa，P25)相比，所制備的B1Cl空心殼表現出更好的光催化活性。
[0015]優選地，第一步中所述的酸溶液為硝酸溶液，其中，所述的硝酸和硝酸鉍的摩爾比為2:1。因為硫酸、鹽酸會均與硝酸鉍反應，形成沉淀，不利于本發明的制備；硝酸的濃度略高，硝酸鉍更易溶。
[0016]優選地，第三步中控制pH時使用2mol.L 1的NaOH溶液調節。NaOH溶液是最常用的堿液，而且不會與反應體系中的其他物質發生反應；濃度的話不一定非要2mol/L，也可以選擇其他濃度值的NaOH溶液。
[0017]優選地，所述的硝酸鉍與離子液體氯化1-丁基-3-甲基咪唑的摩爾比為1:1?2。
[0018]優選地，第二步中，所述的離子液體氯化1- 丁基-3-甲基咪唑的質量和蒸餾水的質量之比為0.35?0.70:25g/mL，離子液體氯化1- 丁基-3-甲基咪唑與TX-100的質量比為 1:0.5 ?2。
[0019]優選地，第三步中，所述溶液A與微乳液B混合條件是:在攪拌作用下，把溶液A逐滴加入到微乳液B，形成白色懸浮液，并攪拌1-2小時后倒入高壓釜中。攪拌時間長是讓混合溶液反應完全，狀態穩定。
[0020]優選地，第三步中，所述水熱反應是將在高壓反應釜中的混合溶液，置于烘箱中反應，在烘箱中水熱反應的溫度為100-160°C，反應時間12-24小時。使用離子液體[Bmin]Cl微乳液液滴為軟模板，使用簡單的合成方法和無毒試劑合成光催化材料，在水熱條件下制備B1Cl空心殼，滿足綠色環保的要求。
[0021]優選地，用去離子水和無水乙醇洗滌經過水熱反應后的產物并過濾，然后進行離心，之后在60°C下烘干，即得到B1Cl空心殼。納米材料基本都是用去離子水和乙醇洗滌的，洗滌后去除雜質離子和表面活性劑TX-100，用去離子水和乙醇洗滌，離心，倒掉上層溶液，再加入水和乙醇反復洗滌5、6次就行。
[0022]采用上述方法所制備的B1Cl空心殼，其晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS CardN0.06-0249)相吻合。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果:
[0025](I)本發明的第二步中，將離子液體氯化1- 丁基-3-甲基咪唑和非離子表面活性劑TX-100溶于蒸餾水中，加熱攪拌形成微乳液B ;在反應過程中，離子液體[Bmin]Cl不僅用作為溴源和溶劑，同時也作為油相形成微乳液B，對B1Cl空心殼的形成有著重要作用；
[0026](2)本發明的第三步中，將溶液A與微乳液B混合，其中溶液A與微乳液B的體積比為1: 5，控制pH為6-10，攪拌后倒入高壓釜中，水熱反應后，洗滌，離心，烘干，即得B1Cl空心殼；本發明制備的B1Cl空心殼作為可見光催化劑不但能夠用于室內空氣污染治理，而且在水污染治理、新能源和選擇性催化氧化等方面也有較高的應用價值；
[0027](3)本發明的在可見光照射下降解羅丹明B溶液中，與B1Cl納米片和Ti02(Degussa, P25)相比，所制備的B1Cl空心殼表現出更好的光催化活性；
[0028](4)本發明所述水熱反應是將在高壓反應釜中的混合溶液，置于烘箱中反應，在烘箱中水熱反應的溫度為100-160°C，反應時間12-24小時，使用離子液體[Bmin]Cl微乳液液滴為軟模板，使用簡單的合成方法和無毒試劑合成光催化材料，在水熱條件下制備B1Cl空心殼，滿足綠色環保的要求；
[0029](5)本發明用去離子水和無水乙醇洗滌經過水熱反應后的產物并過濾，然后進行離心，之后在60°C下烘干，即得到B1Cl空心殼，采用該方法所制備的B1Cl空心殼，其晶型與標準粉末衍射卡片(JCPDS Card N0.06-0249)相吻合。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明制備的B1Cl空心殼的XRD衍射譜圖；
[0031]圖2為本發明實施例1制備的B1Cl空心殼的掃描電鏡(SEM)圖；
[0032]圖3為本發明實施例1制備的B1Cl空心殼的透射電鏡(TEM)圖；
[0033]圖4為本發明實施例1制備的B1Cl空心殼的電子衍射(SAED)圖；
[0034]圖5為可見光照射下光照時間與溶液中羅丹明B的紫外一可見吸收關系曲線圖；
[0035]圖6為可見光照射下降解羅丹明B溶液的時間-降解率關系圖。
【具體實施方式】
[0036]為進一步了解本發明的內容，結合附圖及實施例對本發明作詳細描述。
[0037]實施例1
[0038]—種軟模板法制備B1Cl空心殼的方法，其步驟為:
[0039]第一步、將硝酸鉍(Bi(NO3)3)溶解于酸溶液中，得到溶液A ;所述的酸溶液為硝酸溶液，其中，所述的硝酸和硝酸鉍的摩爾比為2:1。因為硫酸、鹽酸均與硝酸鉍反應，形成沉淀，不利于B1Cl空心殼的制備，所以采用硝酸溶液，硝酸的濃度略高，硝酸鉍更易溶。
[0040]第二步、將離子液體氯化1- 丁基-3-甲基咪唑([Bmin]Cl)和非離子表面活性劑TX-100溶于蒸餾水中，加熱攪拌形成微乳液B ;所述的離子液體[Bmin] Cl的質量和蒸餾水的體積之比為0.35?0.70:25g/mL，離子液體[Bmin] Cl與TX-100的質量比為1:0.5?2 ;所述的硝酸祕與離子液體[Bmin]Cl的摩爾比為1:1?2。在反應過程中，離子液體[Bmin]Cl不僅用作溴源和溶劑，同時也作為油相形成微乳液B，對B1Cl空心殼的形成有著重要作用。
[0041]第三步、將溶液A與微乳液B混合，其中溶液A與微乳液B的體積比為1:5，控制pH為6-10，攪拌；在攪拌作用下，把溶液A逐滴加入到微乳液B，形成白色懸浮液，攪拌1-2小時后倒入高壓釜中，攪拌時間長是讓混合溶液反應完全，狀態穩定；控制pH時使用2mol *L 1的NaOH溶液調節，NaOH溶液是最常用的堿液，而且不會與反應體系中的其他物質發生反應；濃度的話不一定非要2mol/L，也可以選擇其他濃度值的NaOH溶液。
[0042]第四步、倒入高壓釜中，水熱反應；將在高壓反應釜中的混合溶液，置于烘箱中反應，在烘箱中水熱反應的溫度為100-160°C，反應時間12-24小時。使用離子液體[Bmin]Cl微乳