一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法及其应用

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法及其应用。

背景技术

随着全球经济与工业化的快速发展，含有大量有毒有害的废水直接排放到自然水体中，严重地影响了人类健康和生态平衡。半导体光催化技术因绿色高效、直接利用取之不尽的太阳能作为驱动力等优势，被认为是当前解决环境问题和能源短缺的一种环境友好技术。而TiO

BiOBr作为典型的铋基半导体光催化材料，因其合适的禁带宽度，高的可见光响应，独特的层状结构和优异的化学稳定性，被广泛地应用在光催化领域。然而低的光吸收边和快速的电子-空穴对复合速率，大大限制了其实际应用。据报道，构筑二维超薄纳米片结构可有效改善BiOBr的光催化性能，此结构可以提供更多的活性位，缩短电子传输距离，使光生电子-空穴对快速转移，从而提高电子-空穴对的分离效率，因此，我们亟需寻找一种简单温和的方法来调控溴氧铋纳米片的厚度。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法。本发明方法过程简单、原料易得、易于操作，可循环利用，仅需调节溴源就能得到不同厚度的溴氧铋纳米片。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法，包括以下步骤：

1）将硝酸铋在磁力搅拌下加入到无水甲醇和去离子水混合溶液里，直至溶解；

2）将溴源加入到步骤1）的溶液里，搅拌30 min；

3）将步骤2）的溶液转移到100 mL反应釜里，在150 ℃-160 ℃加热10-12 h，反应结束后，将产物经离心，洗涤和干燥得到溴氧铋纳米片材料，通过调控步骤2）溴源的种类，可以得到不同厚度的溴氧铋纳米片材料。

进一步的，上述方案中，步骤1）中无水甲醇和去离子水的体积比为7:3。

进一步的，上述方案中，所述硝酸铋的摩尔量为1.5 - 2.5 mmol；无水甲醇和去离子水的用量分别为35 mL和15 mL；硝酸铋与溴源的摩尔比为1:1。

进一步的，上述方案中，所述溴源为溴化钾（KBr）时，得到的纳米片厚度为100 nm。

进一步的，上述方案中，所述溴源为溴酸钾（KBrO

进一步的，上述方案中，所述溴源为十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）时，得到的纳米片厚度为15 nm。

进一步的，上述方案中，所述溴源为四甲基溴化铵（TEAB）时，得到的纳米片厚度为50 nm。

另外，本发明还提供上述的一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法得到的溴氧铋纳米片在铋基半导体光催化材料中的应用。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明通过选择硝酸铋作为铋源，加入无水甲醇和去离子水作为反应溶剂并通过改变溴源来调控所得溴氧铋纳米片的厚度，其合成原料价廉易得，控制方法简单，制备条件温和，产品质量稳定，各参数易于控制，生产效率高，重复性好，易实现大规模生产。

附图说明

图1为本发明实施例1～4制得BiOBr纳米片的XRD图。

图2为本发明实施例1～4制得BiOBr纳米片的微观形貌图，其中（a）是KBr，（b）是KBrO

图3为本发明实施例1～4制得BiOBr纳米片的紫外可见吸收光谱图。

图4为本发明实施例1～4制得BiOBr纳米片的带隙图。

图5为不加光催化剂和本发明实施例1～4制得BiOBr纳米片对罗丹明B在可见光条件下的降解曲线。

图6为本发明实施例3制得BiOBr纳米片光催化剂的循环稳定性图。

实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法，包括以下步骤：

1）将2 mmol的硝酸铋在磁力搅拌下加入到35 mL的无水甲醇和15 mL的去离子水混合溶液里，直至溶解；

2）将2 mmol的溴化钾加入到上述溶液里，搅拌30 min；

3）将得到的上述溶液转移到100 mL反应釜里，在160 

测试结果表明，本实施例所得BiOBr纳米片的厚度为100 nm。

实施例

一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法，包括以下步骤：

1）将2 mmol的硝酸铋在磁力搅拌下加入到35 mL的无水甲醇和15 mL的去离子水混合溶液里，直至溶解；

2）将2 mmol的溴酸钾加入到上述溶液里，搅拌30 min；

3）将得到的上述溶液转移到100 mL反应釜里，在160 

测试结果表明，本实施例所得BiOBr纳米片的厚度为25 nm。

实施例

一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法，包括以下步骤：

1）将2 mmol的硝酸铋在磁力搅拌下加入到35 mL的无水甲醇和15 mL的去离子水混合溶液里，直至溶解；

2）将2 mmol的十六烷基三甲基溴化铵加入到上述溶液里，搅拌30 min；

3）将得到的上述溶液转移到100 mL反应釜里，在160 

测试结果表明，本实施例所得BiOBr纳米片的厚度为15 nm。

实施例

一种调控溴氧铋纳米片厚度的方法，包括以下步骤：

1）将2 mmol的硝酸铋在磁力搅拌下加入到35 mL的无水甲醇和15 mL的去离子水混合溶液里，直至溶解；

2）将2 mmol的四甲基溴化铵加入到上述溶液里，搅拌30 min；

3）将得到的上述溶液转移到100 mL反应釜里，在160 

测试结果表明，本实施例所得BiOBr纳米片的厚度为50 nm。

性能表征结果：

1. 由图1可知，本发明实施例1～4制得的BiOBr纳米片材料具有良好的结晶度和较高的纯度。

2. 由图2可知，本发明实施例1制得的BiOBr纳米片厚度为100 nm，实施例2制得的BiOBr纳米片厚度为25 nm，实施例3制得的BiOBr纳米片厚度为15 nm，实施例4制得的BiOBr纳米片厚度为50 nm。

3. 由图3可知，本发明实施例3制得的BiOBr纳米片具有较高的可见光响应。

4. 由图4可知，本发明实施例3制得的BiOBr纳米片具有较低的禁带宽度。

5. 由图5可知，本发明实施例3制得的BiOBr纳米片明显地提高了罗丹明B的降解效率，20 min达到了98.7 %。

6. 由图6可知，本发明实施例3制得的BiOBr纳米片具有很好的循环稳定性，五个循环之后，光催化剂的降解效率仍能超过88 %。

应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。