專利名稱：碳酸氧鉍光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳酸氧鉍光催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
人的一生約有70% 90%的時(shí)間在室內(nèi)(如居室、教室、會(huì)議室、辦公室、車內(nèi)等場所)度過。室內(nèi)空氣中普遍存在氮氧化物、甲醛、苯系物等揮發(fā)性有機(jī)化合物，其具有致毒性和致癌性，會(huì)損害血液成分和心血管系統(tǒng)，引起胃腸道紊亂等，嚴(yán)重影響人體的健康。 而且，由于現(xiàn)代化建筑物的密閉性，造成建筑物室內(nèi)的空氣污染問題日益突出，由此導(dǎo)致的病態(tài)建筑綜合癥的案例與日俱增。室內(nèi)空氣污染物引發(fā)的健康問題正日益受到廣大民眾的關(guān)注和重視，開發(fā)高效的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)迫在眉睫。傳統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化的技術(shù)為采用吸附材料對其中的污染物進(jìn)行吸附，常用的吸附材料為活性炭，但是活性炭只是將空氣污染物從氣相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵嬖诤筇幚砗臀讲牧显偕膯栴}，容易產(chǎn)生二次污染。以TiO2系催化劑為代表的光催化技術(shù)能夠在室溫下深度氧化室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物、極少產(chǎn)生二次污染，在室內(nèi)空氣污染治理中表現(xiàn)出誘人的前景。 然而，TiO2系光催化材料用于室內(nèi)空氣污染治理方面仍存在以下不足Ti02的電子-空穴對的復(fù)合速率高，光量子效率較低；常用的TiO2催化材料的制備工藝往往需要經(jīng)過高溫處理，能耗較大，不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的應(yīng)用。為了提高TiO2系光催化材料的性能，充分利用可見光降解室內(nèi)污染物，研究者對TiO2進(jìn)行改性，包括摻雜和染料敏化等，但是引入的摻雜元素往往會(huì)給催化材料的化學(xué)穩(wěn)定性帶來負(fù)面的影響，如對TiO2進(jìn)行染料敏化時(shí)，染料在起到敏化作用時(shí)自身也會(huì)發(fā)生分解，使得光催化材料分解。為了更好的利用光催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)污染的治理，研究者開發(fā)了多種非TiO2 系光催化材料，其中由于鉍系半導(dǎo)體具有的優(yōu)良光催化性質(zhì)而備受關(guān)注，如(BiO)2CO3, Bi2WO6,Bi4Ti3O12,BiOCUBiVO4和PbBi2Nb2O9等的研究和開發(fā)，其中對(BiO)2CO3的研究最為廣泛和深入。專利公開號為CN101817555A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種具有分等級結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍微米花材料及其制備方法，該方法首先將硝酸鉍溶解在稀硝酸里面，然后將其逐滴加入過量的碳酸鈉溶液中，得到具有分等級結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍微米花材料，但是該方法制備的碳酸氧鉍結(jié)晶度不高，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，光催化活性不夠理想；為了提高碳酸氧鉍光催化劑的穩(wěn)定性，專利公開號為CN102275987A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種納微米級板片碳酸氧鉍材料及其制備方法，首先制備尿素水溶液，然后將其與五水硝酸鉍混合，再將得到的混合溶液在壓強(qiáng)為3MPa以上、溫度為100°C 200°C的條件下保溫I小時(shí) 4小時(shí)，反應(yīng)完成后得到納微米板片碳酸氧鉍材料，但是該方法制備的碳酸氧鉍的形態(tài)不可控，使得光催化活性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種碳酸氧鉍光催化劑及其制備方法，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有良好的形貌可控性，從而提高了其光催化活性。CN 102527420 A本發(fā)明提供一種碳酸氧鉍光催化劑，為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球。優(yōu)選的，所述由碳酸氧鉍納米片形成的微球?yàn)橛商妓嵫蹉G納米片形成的層狀微球。本發(fā)明提供一種碳酸氧鉍光催化劑的制備方法，包括以下步驟將鉍源和可溶性碳酸鹽在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑；所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。優(yōu)選的，所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀。優(yōu)選的，所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的摩爾比為I : (0.1 40)。優(yōu)選的，所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的摩爾比為I : (I 30)。優(yōu)選的，所述水溶液中所述鉍源的摩爾濃度為0. 001mol/L I. OmoI/L0優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為120°C 250°C。優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為3小時(shí) 100小時(shí)。優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的填充度為10% 90%。本發(fā)明提供一種碳酸氧鉍光催化劑，為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片組裝得到的微球。本發(fā)明以鉍源和可溶性碳酸鹽為原料，將其在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑以檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨作為鉍源， 采用水熱反應(yīng)的反應(yīng)方式，得到碳酸氧鉍納米片或由所述碳酸氧鉍納米片自組裝形成的微球，從而實(shí)現(xiàn)了對碳酸氧鉍形貌的控制，并使其能夠穩(wěn)定地保持其形貌。本發(fā)明得到的納米片狀結(jié)構(gòu)碳酸氧鉍有利于在光催化過程中光生電荷的分離和傳輸，進(jìn)而抑制電子和空穴的復(fù)合，提高了其光催化性能；由納米片自組裝得到的層狀分級結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散傳遞，并且光線在納米片之間會(huì)產(chǎn)生反射，進(jìn)而能夠提高其對光源的利用率，進(jìn)一步提高了其光催化性能，從而使得本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑對NO的去除率為20% 50%，說明本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。另外，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的結(jié)晶度，能夠促進(jìn)光電子和空穴的分離，更進(jìn)一步地提高了其光催化性能。本發(fā)明提供的制備方法條件溫和，操作簡單， 原料易得，有利于碳酸氧鉍光催化劑的廣泛應(yīng)用，如室內(nèi)空氣污染的凈化、廢水處理、太陽能轉(zhuǎn)化制氫、殺菌以及制藥等領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例
圖2為本發(fā)明實(shí)施例
圖3為本發(fā)明實(shí)施例
圖4為本發(fā)明實(shí)施例
圖5為本發(fā)明實(shí)施例
圖6為本發(fā)明實(shí)施例
圖7為本發(fā)明實(shí)施例
圖8為本發(fā)明實(shí)施例
I制備的碳酸氧鉍光催化劑的 2制備的碳酸氧鉍光催化劑的 3制備的碳酸氧鉍光催化劑的 3制備的碳酸氧鉍光催化劑的 4制備的碳酸氧鉍光催化劑的 5制備的碳酸氧秘光催化劑的 6制備的碳酸氧秘光催化劑的 6制備的碳酸氧秘光催化劑的
SEM圖像TEM圖像XRD圖譜TEM圖像TEM圖像SEM圖像XRD圖譜SEM圖像
圖9為本發(fā)明實(shí)施例7制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像；圖10為本發(fā)明實(shí)施例8制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像；圖11為本發(fā)明實(shí)施例9制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像；圖12為本發(fā)明實(shí)施例10制備的碳酸氧鉍光催化劑的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種碳酸氧鉍光催化劑，為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球。本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有形貌的多樣性和可控性，所述碳酸氧鉍光催化劑為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球，所述由碳酸氧鉍納米片形成的微球優(yōu)選為由碳酸氧鉍納米片形成的層狀微球。在本發(fā)明中，所述碳酸氧鉍納米片的厚度約為IOnm 80nm,所述由所述碳酸氧秘納米片形成的微球的直徑約為0. 2 y m 10 y m。本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球，所述碳酸氧鉍納米片為層狀二維結(jié)構(gòu)，相對于顆粒物形態(tài)的碳酸氧鉍來說，這種層狀二維結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍納米片在光催化的過程中有利于光電子和空穴的分離和傳輸，進(jìn)而抑制電子和空穴的復(fù)合，提高其光催化性能；所述由碳酸氧鉍納米片形成的微球?yàn)榉旨壗Y(jié)構(gòu)， 這種分級結(jié)構(gòu)的碳酸氧鉍微球能夠促進(jìn)反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散傳遞，并且光線能夠在碳酸氧鉍納米片之間反射，從而提高了對光源的利用率，進(jìn)一步提高其光催化性能。另外，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的結(jié)晶度，這種良好結(jié)晶度的碳酸氧鉍的缺陷少，進(jìn)而促進(jìn)光生電子和空穴的分離，更進(jìn)一步地提高其光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑對NO的去除率為20% 50%，說明其具有較高的光催化活性。本發(fā)明提供了一種碳酸氧鉍光催化劑的制備方法，包括以下步驟將鉍源和可溶性碳酸鹽在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑；所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。本發(fā)明首先將鉍源與可溶性碳酸鹽溶于水中，得到混合溶液；所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。本發(fā)明優(yōu)選首先配制可溶性碳酸鹽的水溶液，然后向所述可溶性碳酸鹽的水溶液中加入鉍源，得到混合溶液。在本發(fā)明中，所述可溶性碳酸鹽優(yōu)選為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀，更優(yōu)選為碳酸鈉或碳酸氫鉀；所述水優(yōu)選為去離子水；所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的摩爾比優(yōu)選為I : (0. I 40)，更優(yōu)選為I : (I 30)，最優(yōu)選為 I : (2 10);所述混合溶液中所述鉍源的摩爾濃度優(yōu)選為0. 001mol/L I. OmoI/L,更優(yōu)選為0. 005mol/L 0. 5mol/L,最優(yōu)選為0. 01mol/L 0. lmol/L。本發(fā)明以朽1檬酸秘或朽1 檬酸鉍氨為鉍源，采用水熱反應(yīng)的方式，得到了不同形貌的碳酸氧鉍光催化劑，從而實(shí)現(xiàn)對碳酸氧鉍光催化劑形貌的調(diào)節(jié)。得到所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的混合溶液后，本發(fā)明優(yōu)選攪拌所述混合溶液，得到混合均勻的鉍源與可溶性碳酸鹽的混合溶液。本發(fā)明對所述攪拌的參數(shù)，如溫度、 時(shí)間等沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的攪拌的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述攬拌的時(shí)間優(yōu)選為IOmin 60min,更優(yōu)選為15min 50min,最優(yōu)選為20min 40min。得到混合溶液后，本發(fā)明將所述混合溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明以檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨為鉍源，采用水熱反應(yīng)的反應(yīng)方式，得到檸檬酸鉍納米片或由檸檬酸鉍納米片形成的微球，從而實(shí)現(xiàn)對碳酸氧鉍光催化劑形貌的調(diào)節(jié)。在本發(fā)明中， 所述水熱反應(yīng)的溫度優(yōu)選為120°C 250°C，更優(yōu)選為150°C 220°C，最優(yōu)選為160°C 2000C ;所述水熱反應(yīng)的填充度優(yōu)選為10 % 90 %，更優(yōu)選為30 % 95 %，最優(yōu)選為50 % 80% ;所述水熱反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為3小時(shí) 100小時(shí)，更優(yōu)選為10小時(shí) 80小時(shí)，最優(yōu)選為24小時(shí) 48小時(shí)。水熱反應(yīng)完成后，本發(fā)明優(yōu)選將反應(yīng)體系冷卻，得到反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明對所述冷卻的參數(shù)，如溫度等沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的冷卻的技術(shù)方案即可。得到反應(yīng)產(chǎn)物后，本發(fā)明優(yōu)選將所述反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心、過濾、水洗和有機(jī)溶劑洗，得到固體產(chǎn)品。本發(fā)明對所述離心、過濾、水洗和有機(jī)溶劑洗的參數(shù)沒有特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的離心、過濾、水洗和有機(jī)溶劑洗的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述水洗優(yōu)選為去離子水水洗；所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為乙醇；所述水洗的次數(shù)優(yōu)選為I 5次， 更優(yōu)選為2 3次；所述有機(jī)溶劑洗的次數(shù)優(yōu)選為I 5次，更優(yōu)選為2 3次。得到固體產(chǎn)品后，本發(fā)明優(yōu)選將所述固體產(chǎn)品烘干，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對所述烘干的參數(shù)，如溫度、時(shí)間等沒有特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的烘干的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述烘干的溫度優(yōu)選為50°C 100°C，更優(yōu)選為60°C 90°C，最優(yōu)選為70°C 85°C。得到鉍系光催化劑后，本發(fā)明對得到的鉍系光催化劑進(jìn)行表征和性能測試，具體過程和結(jié)果如下本發(fā)明對得到的鉍系光催化劑進(jìn)行X-射線衍射(XRD)分析，結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的鉍系光催化劑的物相為(BiO)2CO3 ;本發(fā)明對得到的鉍系光催化劑進(jìn)行行掃描電鏡 (SEM)和透射電鏡(TEM)掃描分析，結(jié)果顯示，隨著本發(fā)明原料和/或反應(yīng)條件的不同，使得本發(fā)明提供的鉍系光催化劑的形態(tài)為碳酸氧鉍納米片或由所述納米片形成的微球，實(shí)現(xiàn)了對碳酸氧秘光催化劑形貌的控制，所述碳酸氧秘納米片的厚度約為IOnm 80nm,所述由所述碳酸氧秘納米片形成的微球的直徑約為0. 2 ii m 10 ii m。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能進(jìn)行了測試，具體過程和結(jié)果如下在相對濕度優(yōu)選為40% 80 %、氧氣含量為15% 25%的條件下，優(yōu)選將
0.Ig 0. 5g本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑置于NO連續(xù)流中，所述NO的初始濃度優(yōu)選為 400ppb 500ppb,所述NO連續(xù)流的氣體流量優(yōu)選為3. OL/min 4. OL/mim,采用兩只功率為6W的紫外燈對所述碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行照射，得到其對NO的去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 本發(fā)明提供的鉍系光催化劑對NO的去除率為30% 50%，這說明本發(fā)明提供的鉍系光催化劑的形貌使得其具有較高的催化活性。本發(fā)明提供一種碳酸氧鉍光催化劑及其制備方法，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球。本發(fā)明以鉍源和可溶性碳酸鹽為原料，將其在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑，所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。本發(fā)明以檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨為鉍源，采用水熱反應(yīng)的反應(yīng)方式，得到形貌不同的碳酸氧鉍光催化劑，從而使得本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有良好的形貌可控性。本發(fā)明提供的納米片狀的碳酸氧鉍有利于其在光催化過程中光生電荷的分離和傳輸，進(jìn)而抑制電子和空穴的復(fù)合，提高了其光催化性能；本發(fā)明提供的由碳酸氧鉍納米片形成的微球， 具有層狀分級結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散傳遞，并且光線在納米片之間會(huì)產(chǎn)生反射，進(jìn)而能夠提高其對光源的利用率，進(jìn)一步提高了其光催化性能，從而使得本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的光催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑對NO的去除率為20% 50%，說明本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的鉍系光催化劑及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但不能將他們理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。實(shí)施例I將0. 23g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 3%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL的水熱釜中，在180°C 下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果如圖I所示，圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的碳酸氧鉍光催化劑的 SEM圖像，由圖I可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑為納米片自組裝而成的實(shí)心層狀微球，微球的直徑約為3 ii m 8 ii m。本發(fā)明研究了得到的碳酸氧鉍光催化劑的光催化活性，具體過程如下在相對濕度為60 %，氧氣含量為21 %的環(huán)境中，將0. Ig實(shí)施例I得到的碳酸氧鉍光催化劑置于NO流中，所述NO的初始濃度為450ppb，所述NO流的流量為3. 3L/min,采用兩只功率均為6W的紫外燈所述碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行照射，計(jì)算得到實(shí)施例I制備的鉍系光催化劑對NO的去除率為44. 6%，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例2將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在180°C 下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C 下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行TEM掃描分析，結(jié)果如圖2所示，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的碳酸氧鉍光催化劑的TEM圖像，由圖2可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑為納米片自組裝而成的層狀微球，微球的直徑約為I U m。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例3將0. 92g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為I. 21%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在180°C 下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C 下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果如圖3所示，圖3 為本發(fā)明實(shí)施例3制備的碳酸氧鉍光催化劑的XRD圖譜，由圖3可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行TEM掃描分析，結(jié)果如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的碳酸氧鉍光催化劑的TCM圖像，由圖4可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有納米的片狀結(jié)構(gòu)，納米片的厚度約為60nm 70nm。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例4將I. 53g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為2. 0%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍溶液，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在 180°C下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在 80 V下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行TEM掃描分析，結(jié)果如圖5所示，圖5為本發(fā)明實(shí)施例4制備的碳酸氧鉍光催化劑的TEM圖像，由圖5可以看出，本實(shí)施例得到的碳酸氧鉍光催化劑具有納米級的片狀結(jié)構(gòu)，納米片的厚度約為70nm 80nm。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例5將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在150°C 下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C 下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果如圖6所示，圖6為本發(fā)明實(shí)施例5制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像，由圖6可以看出，本實(shí)施例得到的碳酸氧鉍光催化劑為納米片自組裝形成的空心微球，微球的直徑約為0. 5 ii m I u nio本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例6
將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍溶液，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在 210°C下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在 80 V下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖7所示，圖7為本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳酸氧鉍光催化劑的XRD圖譜，由圖7可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有完整和穩(wěn)定的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行 SEM掃描分析，結(jié)果如圖8所示，圖8為本發(fā)明實(shí)施例6制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像，由圖8可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有納米級的片狀結(jié)構(gòu)，納米片的厚度約為50nm 60nm。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例7將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在180°C 下反應(yīng)9小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果如圖9所示，圖9為本發(fā)明實(shí)施例7制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像，由圖9可以看出，本實(shí)施例得到的碳酸氧鉍光催化劑為納米片自組裝形成的空心微球，微球的直徑約為I U m。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例8將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 6g檸檬酸鉍，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在180°C 下反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在80°C 下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行X-射線衍射分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果如圖10所示，圖10為本發(fā)明實(shí)施例8制備的碳酸氧鉍光催化劑的SEM圖像，由圖8可以看出，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑為納米片自組裝而成的空心微球,微球的直徑約為0. 8 ii m I. 2 ii m,微球分散均勻。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。
實(shí)施例9將0. 46g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 61%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 66g檸檬酸鉍氨，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在 180°C下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在 80 V下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明對得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍催化劑具有穩(wěn)定和完整的(BiO)2CO3晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果如圖11所示，圖11為本發(fā)明實(shí)施例9制備的碳酸氧鉍光催化劑的 SEM圖像，由圖11可以看出，本實(shí)施例得到的碳酸氧鉍光催化劑具有納米級的片狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑的光催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有較高的催化活性。實(shí)施例10將0. 43g碳酸鈉溶于75mL去離子水中，得到質(zhì)量濃度為0. 57%的碳酸鈉溶液，向其中加入I. 66g檸檬酸鉍氨，攪拌30分鐘后，將得到的混合溶液移入IOOmL水熱釜中，在 210°C下反應(yīng)24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物離心、過濾、2次水洗和2次乙醇洗，然后在 80 V下烘干得到的固體，得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖12所示，圖12為本發(fā)明實(shí)施例10制備的碳酸氧鉍光催化劑的XRD圖譜，由圖12可以看出，本實(shí)施例得到的碳酸氧鉍光催化劑具有完整和穩(wěn)定的晶型結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將得到的碳酸氧鉍光催化劑進(jìn)行SEM掃描分析，結(jié)果顯示，本實(shí)施例制備的碳酸氧鉍光催化劑具有納米級片狀結(jié)構(gòu)。比較例采用公開號為CN101817555A的中國專利文獻(xiàn)公開的方法，制備得到碳酸氧鉍光催化劑。本發(fā)明按照實(shí)施例I提供的方法研究了本比較例制備的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能，結(jié)果如表I所示，表I為本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果。表I本發(fā)明實(shí)施例與比較例得到的碳酸氧鉍光催化劑的催化性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種碳酸氧鉍光催化劑，為碳酸氧鉍納米片或由碳酸氧鉍納米片形成的微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸氧鉍光催化劑，其特征在于，所述由碳酸氧鉍納米片形成的微球?yàn)橛商妓嵫蹉G納米片形成的層狀微球。
3.一種碳酸氧鉍光催化劑的制備方法，包括以下步驟將鉍源和可溶性碳酸鹽在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到碳酸氧鉍光催化劑；所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的摩爾比為I (0. I 40)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鉍源與所述可溶性碳酸鹽的摩爾比為I : (I 30)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水溶液中所述鉍源的摩爾濃度為 0. 001mol/L I. Omol/Lo
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為120°C 250。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為3小時(shí) 100 小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的填充度為10% 90%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種碳酸氧鉍光催化劑，為碳酸氧鉍納米片或由所述碳酸氧鉍納米片形成的微球。本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑由鉍源和可溶性碳酸鹽在水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)得到；所述鉍源為檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨。本發(fā)明以檸檬酸鉍或檸檬酸鉍氨為鉍源，采用水熱反應(yīng)的方式，得到納米片狀碳酸氧鉍或由碳酸氧鉍納米片形成的微球，這種碳酸氧鉍光催化劑具有的形貌能夠促進(jìn)其光生電子和空穴的分離和傳輸，進(jìn)而抑制電子和空穴的復(fù)合，促進(jìn)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散傳遞，并且光線在納米層之間會(huì)產(chǎn)生反射，增加對光源的利用率，從而提高了其催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的碳酸氧鉍光催化劑對NO的去除率為20％～50％。
文檔編號B01J35/08GK102527420SQ20121003735
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者傅敏, 孫艷娟, 董帆, 鄭旭煦 申請人:重慶工商大學(xué)