一種花狀BiOBr的制備方法及在降解羅丹明反應(yīng)中的應(yīng)用的制作方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種花狀BiOBr的制備方法及其應(yīng)用，屬于光催化劑領(lǐng)域。該BiOBr，結(jié)構(gòu)似花，分散性好，花瓣厚度20～40nm，花冠直徑1～1.5um，其制備方法是：量取甲苯放入圓底燒瓶，恒溫?cái)嚢瑁尤胧榛谆寤@和油酸，攪拌直至溶解，得到溶液A；量取一定量的水加入HNO3和Bi(NO3)3·5H2O，得到溶液B；在攪拌的狀態(tài)下把溶液B滴入溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85℃回流12h，將反應(yīng)物冷卻、分離、洗滌、干燥得到花狀BiOBr。本發(fā)明制備的花狀BiOBr可作為光催化劑用于降解水中有機(jī)污染物羅丹明，并表現(xiàn)出良好的催化效果以及穩(wěn)定性?！緦＠f(shuō)明】一種花狀BiOBr的制備方法及在降解羅丹明反應(yīng)中的應(yīng)用【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于光催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種光催化劑花狀BiOBr的制備技術(shù)，特別涉及一種分散性好、形貌和粒徑大小可控的花狀BiOBr的制備技術(shù)。本發(fā)明所制備的花狀BiOBr作為催化劑，用于光降解羅丹明取得了很好的催化效果?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]形貌和組成可控的多組份雜化材料在催化、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化和光電技術(shù)等領(lǐng)域等領(lǐng)域均有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值（P.Li,etal.Au-ZnOHybridNanopyramidsandTheirPhotocatalyticProperties,J.Am.Chem.Soc.2011,133,5660-5663；T.Yujetal.AqueousPhaseSynthesisofPt/Ce02HybridNanostructuresandTheirCatalyticProperties，Adv.Mater.2010,22,5188-5192.)D半導(dǎo)體光催化材料在環(huán)境保護(hù)方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)和很強(qiáng)的潛在應(yīng)用價(jià)值，是當(dāng)前環(huán)境凈化處理的前沿研究課題之-〇(Μ·N.Chong，etal.Recentdevelopmentsinphotocatalyticwatertreatmenttechnology:areview,WaterRes.44(2010)2997-3027.P.Gaojetal.Sulfonatedgrapheneoxide-Zn〇-AgphotocatalystforfastphotodegradationanddisinfectionundervisibleIightjJHazardMater.262(2013)826-835.C.Chen,etal.NanoporousNitrogen-DopedTitaniumDioxidewithExcellentPhotocatalyticActivityunderVisibleLightIrradiationProducedbyMolecularLayerDeposition,Angew.Chem.Int.Ed.，52(2013)9196-9200.)。其中的BiOBr由于具有很高的光催化活性而受到重視，也制備出了各種形狀的BiOBn例如BiOBr納米片，BiOBr納米空心球，BiOBr納米粒子等(Z.H.Aijetal.EfficientPhotocatalyticRemovalofNOinIndoorAirwithHierarchicalBismuthOxybromideNanoplateMicrospheresunderVisibleLight,Environ.Sci.Technol.43(2009)4143-4150；J.Henlejetal.NanosizedBiOX(X=Cl,Br,I)ParticlesSynthesizedinReverseMicroemulsions,Chem.Mater.,19(2007)366-373；J.X.Xiajetal.Self-AssemblyandEnhancedPhotocatalyticPropertiesofBiOIHollowMicrospheresviaaReactableIonicLiquid,Langmuir,27(2011)1200-1206.)〇[0003]盡管制備BiOBr及其納米復(fù)合材料BiOBr/RGO的方法多種多樣，但如何簡(jiǎn)便地制備形貌和組成可控的BiOBr及其納米復(fù)合材料BiOBr/RGO仍然是個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。多年來(lái)，人們一直致力于研究該類材料的制備方法和原理。與本專利接近的文獻(xiàn)報(bào)道有：Y.N.Huo等人和Y.C.Feng等人制備了花狀的BiOBr(Y.N.Huo,etal.Solvothermalsynthesisofflower-likeBiOBrmicrosphereswithhighlyvisible-lightphotocatalyticperformances,AppI.Catal.Bj111-112(2012)334-341；Y.C.Feng,etal.Solvothermalsynthesisofflower-likeBiOBrmicrosphereswithhighlyvisible-lightphotocatalyticperformances，J.Hazard.Mater.192(2011)538-544·)，他們用的是溶劑熱法制備的。而用乳液法制備分散性好、形貌可控的花狀BiOBr未見報(bào)道。【
發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明目的是提供一種制備單分散的、形貌和粒徑大小可控的花狀BiOBr的制備方法，以期用本發(fā)明制備的花狀BiOBr作為光催化劑在太陽(yáng)光的照射下降解水中的有機(jī)污染物例如羅丹明取得良好的降解效果。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。[0006]本發(fā)明提供了一種花狀BiOBr，其活性組分是花狀BiOBr，其結(jié)構(gòu)似花，分散性好，其具體制備過(guò)程如下：[0007]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入50?90mg十六燒基三甲基溴化銨（CTAB)和0.4?I.6mL油酸（OA)，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3,再加入L96gBi(N03)3.5H20，用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取0.5?I.5mL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到花狀BiOBr。[0008]通過(guò)調(diào)整CTAB、OA和Bi(NO3)3的用量等制備條件可以控制BiOBr的形貌、分散性和尺寸大小。當(dāng)CTAB、0A和上述溶液B的用量分別是73mg、0.4mL和ImL時(shí)，花狀BiOBr分散性好，花瓣的厚度20?40nm，花冠直徑為1?I.5um〇[0009]本發(fā)明制備的花狀BiOBr可作為光催化劑用于降解水中的有機(jī)污染物例如降解羅丹明時(shí)，表現(xiàn)出了良好的催化效果。本發(fā)明所制備花狀BiOBr催化劑用于光降解羅丹明時(shí)反應(yīng)條件為：濃度為IOmgml/1的羅丹明水溶液20mL，催化劑用量為30mg，太陽(yáng)光作為光源，照射時(shí)間為60min時(shí)，羅丹明的降解率為84%，照射時(shí)間為120min時(shí)，羅丹明的降解率達(dá)到96%。[0010]另外，該催化劑還具有良好的穩(wěn)定性，催化降解上述羅丹明水溶液，催化劑用量為30mg，光照時(shí)間為2h，連續(xù)循環(huán)3次，降解率沒(méi)有明顯的降低。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明催化劑用于催化降解水中有機(jī)污染物的反應(yīng)，具有以下優(yōu)勢(shì)：[0012](1)催化劑的制備方法簡(jiǎn)單，制備溫度低；[0013]花狀BiOBr制備過(guò)程簡(jiǎn)單，采用乳液法一步法完成。以CTAB和OA為表面活性劑，同時(shí)，CTAB也是的來(lái)源，首先在一定溫度下使二者溶解在甲苯中，加入Bi(NO3)3的水溶液，在60°C下反應(yīng)12h，然后在85°C下反應(yīng)12h，便得到花狀BiOBr。[0014](2)催化效率高；[0015]對(duì)于降解羅丹明的反應(yīng)，當(dāng)催化劑用量為30mg時(shí)，太陽(yáng)光作為光源，照射時(shí)間為60min時(shí)，羅丹明的降解率為84%，照射時(shí)間為120min時(shí)，羅丹明的降解率達(dá)到為96%。[0016](3)催化穩(wěn)定性好；[0017]催化降解羅丹明水溶液，連續(xù)循環(huán)3次，降解率沒(méi)有明顯的降低?！緦＠綀D】【附圖說(shuō)明】[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的花狀BiOBr的掃描電鏡照片；[0019]從圖中可以看出，所制備的花狀BiOBr分散性好，大小均一，花瓣的厚度20-40nm，花冠直徑為1?I.5um。[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的花狀BiOBr的XRD曲線；[0021]從圖中可以看出，XRD曲線在各處的衍射峰與四方型BiOBr晶體（JCPDS09-0393)能很好的相匹配，表明所制備的花狀BiOBr具有晶體結(jié)構(gòu)?！揪唧w實(shí)施方式】[0022]下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明的特征給予進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。[0023]一、花狀BiOBr的制備[0024]實(shí)施例1[0025]l#BiOBr光催化劑的具體制備步驟如下：[0026]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入73mgCTAB和0.4mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取ImL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到花狀BiOBr。[0027]實(shí)施例2[0028]2#Bi0Br光催化劑的具體制備步驟如下：[0029]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入50mgCTAB和0.4mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取ImL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到BiOBr。[0030]實(shí)施例3[0031]3#Bi0Br光催化劑的具體制備步驟如下：[0032]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入90mgCTAB和0.4mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取ImL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到BiOBr。[0033]實(shí)施例4[0034]4#BiOBr光催化劑的具體制備步驟如下：[0035]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入73mgCTAB和0.8mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取ImL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到BiOBr。[0036]實(shí)施例5[0037]5#Bi0Br光催化劑的具體制備步驟如下：[0038]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入73mgCTAB和1.6mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取ImL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到BiOBr。[0039]實(shí)施例6[0040]6#Bi0Br光催化劑的具體制備步驟如下：[0041]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入73mgCTAB和0.4mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取0.5mL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗絳，干燥后得到BiOBr。[0042]實(shí)施例7[0043]7#Bi0Br光催化劑的具體制備步驟如下：[0044]量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入73mgCTAB和0.4mL油酸0A，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，此溶液稱作A。另外在常溫下量取190mLH2O，加入IOmL65%的HNO3，稱取I.96gBi(NO3)3·5Η20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，稱作溶液B。量取I.5mL溶液B滴入在攪拌的狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在85°C下保持12h，反應(yīng)結(jié)束。將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗絳，干燥后得到BiOBr。二、花狀BiOBr作為催化劑的活性評(píng)價(jià)[0045]表1:實(shí)施例1所制備的BiOBr光催化降解羅丹明實(shí)驗(yàn)結(jié)果（不同光照時(shí)間）[0046]【權(quán)利要求】1.一種花狀BiOBr的制備方法，其特征在于包括如下步驟：量取20mL甲苯放入圓底燒瓶，在60°C下恒溫?cái)嚢?0min，加入50?90mg十六烷基三甲基溴化銨和0.4?1.6mL油酸，繼續(xù)攪拌直至二者完全溶解，獲得溶液A;另外，在常溫下量取190mLH20，加入10mL65%的HN03，再加入1.96gBi(N03)3?5H20,用玻璃棒攪拌使其完全溶解，獲得溶液B;量取0.5?1.5mL溶液B滴入到在攪拌狀態(tài)下的溶液A中，繼續(xù)攪拌12h，將溫度升至85°C回流，并在此溫度下保持12h;反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物冷卻至室溫，離心分離，洗滌，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物：花狀BiOBr。2.如權(quán)利要求1所述的花狀BiOBr的制備方法，其特征在于，所述十六烷基三甲基溴化銨、油酸以及溶液B的用量分別為73mg、0.4mL和lmL。3.如權(quán)利要求1所述制備方法得到的花狀BiOBr作為光催化劑在降解水中有機(jī)污染物羅丹明反應(yīng)中的應(yīng)用?！疚臋n編號(hào)】B01J27/06GK104475132SQ201410690786【公開日】2015年4月1日申請(qǐng)日期:2014年11月26日優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日【發(fā)明者】陳國(guó)昌,張洪宇,喬紅斌,裘小寧,蔣偉峰,吳勝華申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)