CN112588309B - 一种P掺杂BiOCl可见光催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种P掺杂BiOCl可见光催化剂及其制备方法，该方法通过将硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加磷源后，调节混合溶液的pH至2.5～3.5作为反应液，于160℃～180℃下反应20h～24h制得，其中磷源为H3PO4、NaH2PO2·H2O、NaH2PO4和Na3PO4其中任意一种。本发明通过选择限定的掺杂磷源以及掺杂配比，采用一步水热法合成制备了P掺杂BiOCl可见光催化剂，该催化剂的可见光活性可达BiOCl光催化剂的2.73倍，其制备方法工艺简单，具有极佳的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于可见光催化材料制备技术领域，具体涉及一种P掺杂BiOCl可见光催化剂及其制备方法，主要应用于环保领域的水处理技术方向。
背景技术
能源和环境问题是当前人类社会可持续发展面临的两大挑战。利用太阳光作为能源，通过光催化方法去除环境污染物，有望成为应对挑战的重要技术。光催化技术的核心是光催化剂。氯氧化铋(BiOCl)是一类由[Bi2O2]2+层和Cl-层交替排列组成的光催化剂，其来源广泛且价格低廉、具有合适的禁带宽度和良好的稳定性、易于改性，受到了广泛的关注。
然而BiOCl为紫外光响应型光催化剂，可见光利用率低，难以满足实际应用的要求。因此，亟需开发一种具有可见光响应的高效光催化材料。
现有的研究表明，对半导体材料进行适当的掺杂可以拓展其光响应范围，提升载流子分离效率，从而提高其光催化活性。现有的文献报道中，研究者多集中于在BiOCl制备过程中掺杂稀土类金属元素或N、C、S等非金属元素，用于提高其光催化性能，例如《氯氧化铋的制备、改性及光催化性能研究》(许香，《吉林大学》2016年，吉林大学硕士毕业论文)中，就是在BiOCl制备过程中掺杂石墨烯，从而提高了所制备得到材料的光催化性能。
但截至目前，利用P掺杂BiOCl以提高其光催化性能的相关研究在国内尚无报道。本领域研究人员对于P掺杂BiOCl是否能够提高BiOCl的催化性能以及提升幅度尚不清楚。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种P掺杂BiOCl可见光催化剂及其制备方法，本发明通过选择限定的掺杂磷源以及掺杂配比，采用一步水热法合成制备了P掺杂BiOCl可见光催化剂，该催化剂的可见光活性可达BiOCl 光催化剂的2.73倍，其制备方法工艺简单，具有极佳的应用前景。
为实现上述目的，本发明是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将Bi(NO3)3·5H2O加入乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将 KCl加入去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加磷源后，调节混合溶液的pH至2.5～3.5，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准，Bi(NO3)3·5H2O：P＝ (6～40)：1；
其中，磷源为H3PO4、NaH2PO2·H2O、NaH2PO4和Na3PO4其中任意一种；
(3)将步骤(2)所得反应液于160℃～180℃下反应20h～24h，时间到达后，冷却后洗涤干燥，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
通常而言，所述步骤(1)中Bi(NO3)3·5H2O与KCl的配比与现有技术中利用水热法制备BiOCl的技术方案一致，本领域技术人员可通过查询五水合硝酸铋与氯化钾水热法制备BiOCl的相关技术文献进行参考。为了更好的说明本发明，并提供一种可参考的技术方案，步骤(1)中所述Bi(NO3)3·5H2O与KCl的摩尔比为(0.8～1.2):1。
此外，关于步骤(1)中硝酸铋悬浮液及氯化钾溶液的浓度，本领域技术人员同样可参照五水合硝酸铋与氯化钾水热法制备BiOCl的相关技术文献。为了更好的说明本发明，并提供一种可参考的技术方案，步骤(1)中所述硝酸铋悬浮液的浓度为5～5.2wt％，氯化钾溶液的浓度为3.5～3.6wt％。
值得说明的是，本发明的发明人在实验过程中发现，在步骤(2)中所述添加磷源后，需要调节混合溶液的pH至2.5～3.5，其原因是基于实验事实认为，当混合溶液的pH值低于2.5时，溶液过酸会影响材料结晶；而当混合溶液的pH 高于6.5时，磷元素容易形成磷酸铋并与氯氧化铋构成异质结，其光催化活性大幅劣于磷掺杂氯氧化铋。
值得重点说明的是，本发明的发明人在进一步实验过程中发现，虽然在步骤 (2)中调节混合溶液的pH至2.5～6.5，都可满足P掺杂BiOCl可见光催化剂的成功制备。但是通过对照实验发现，当调节混合溶液的pH至4.0～6.5时，所制备得到的P掺杂BiOCl可见光催化剂，在测试中其可见光活性较BiOCl光催化剂提升不明显；而当调节混合溶液的pH至2.5～3.5时，所制备得到的P掺杂BiOCl 可见光催化剂，在测试中其可见光活性可达BiOCl光催化剂的2.73倍。目前，关于调节混合溶液的pH值为何产生如此巨大的可见光活性差异，本发明的发明人尚未发现或推测出其原因，因此本发明出于实事求是的科学态度，仅对具有大幅提高其光催化性能的工艺方案进行保护，限定步骤(2)中调节混合溶液的pH 至2.5～3.5。
其中，步骤(1)中所述Bi(NO3)3·5H2O加入乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液，通常为搅拌至得到硝酸铋白色悬浮液；所述将KCl加入去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液，通常为搅拌溶解至得到氯化钾透明溶液。本领域技术人员可根据物料的实际添加量，参照现有技术在达到配置目的基础上，自行选择适宜的搅拌方式及时间。为了更好地说明本发明，并提供一种参考技术方案，当在实验室条件下，所述Bi(NO3)3·5H2O的添加量为4.85g，乙二醇为50ml时，采用100r/min机械搅拌30min，即可实现充分搅拌得到硝酸铋悬浮液，所述KCl 的添加量为0.75g，去离子水为50ml，采用100r/min机械搅拌5min，即可实现搅拌溶解得到氯化钾溶液。
其中，步骤(3)中所述将步骤(2)所得反应液于160℃～180℃下反应20h～24h，此时应形成沉降速度缓慢的淡灰色沉淀，但上述条件为实验室条件下所限定，本领域技术人员可根据实际工业化的生产条件，选择适宜的反应温度及反应时间。
值得进一步说明的是，在本发明技术方案的研发过程中，发明人发现掺杂磷源的选择及掺杂比例将极大的影响到最终制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化性能。
其中，经过对照试验，认为磷源选择为H3PO4、NaH2PO2·H2O、NaH2PO4和Na3PO4其中任意一种时，制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂表现出了大幅高于原BiOCl可见光催化剂的光催化性能，因此出于实事求是的态度本发明对磷源的选择作出限定。
进一步通过对照实验，对磷源的选择影响其掺杂催化剂的催化性能进行排序，NaH2PO2·H2O＞Na3PO4＞NaH2PO4＞H3PO4，其中，将NaH2PO2·H2O作为掺杂磷源，其他条件一致的情况下，其可见光活性为H3PO4为掺杂磷源的1.49 倍。
其中，经过对照试验，认为在满足步骤(2)所述Bi(NO3)3·5H2O：P＝(6～40)：1条件下时，制备所得的P掺杂BiOCl可见光催化剂，利用四环素溶液在氙灯下降解测试，其可见光活性至少为BiOCl光催化材料的1.64倍。
为了进一步提高所制得P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化性能，步骤(2) 中所述Bi(NO3)3·5H2O：P＝(6～30)：1，在该条件下，制备所得的P掺杂BiOCl 可见光催化剂，利用四环素溶液在氙灯下降解测试，其可见光活性至少为BiOCl 光催化材料的2.10倍。
为了更进一步得到可见光活性至少为BiOCl光催化材料的2.40倍的P掺杂 BiOCl可见光催化剂，步骤(2)中所述Bi(NO3)3·5H2O：P＝(8～20)：1。而当步骤(2)中所述Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1时，可见光活性为BiOCl光催化材料的2.73倍，表现出了极佳的光催化性能。
本发明完成后，发明人采用了以浓度为20mg/L的四环素溶液作为降解对象来测试本发明提供的P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化性能。将50mg本发明提供的所述光催化剂投入100mL四环素溶液中，黑暗条件下吸附30min后，将混合的反应液转移到循环水反应槽中进行光催化反应。反应光源为装配着420nm 滤光片的300W氙灯。每2.5min收集1mL四环素反应液，滤头过滤后用液相色谱测四环素浓度。测试结果显示，本发明提供的P掺杂BiOCl可见光催化剂的可见光活性可达BiOCl光催化材料的2.73倍。具体实验结果见说明书附图。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过选择限定的掺杂磷源以及掺杂配比，采用一步水热法合成制备了P掺杂BiOCl可见光催化剂，该催化剂的可见光活性可达BiOCl光催化剂的2.73倍；
(2)本发明探究了将非金属离子P掺杂到BiOCl结构中的具体工艺，发现工艺条件中的pH值将极大影响到是否成功制备出P掺杂BiOCl可见光催化剂，及pH值在本发明限定范围内时，所制备得到的P掺杂BiOCl可见光催化剂才表现出了极佳的光催化性能；
(3)本发明原料种类少、廉价易得、反应条件温和，制备工艺简单、对设备要求低；将非金属离子P掺杂到BiOCl结构中，改变了BiOCl光催化材料的能带结构和禁带宽度，大大增强了BiOCl光催化材料的可见光吸收范围，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为对比例1未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂和本发明实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂的X射线衍射(XRD)图。与标准卡片对比可知，图中P-BiOCl的衍射峰与BiOCl(JCPDS51-0939)的标准图谱相吻合，不存在其他杂相，说明P的引入没有改变BiOCl晶相。XRD小图中衍射峰向低角度方向移动，证明P替代Cl进入BiOCl晶格。
图2为本发明实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂的扫描电镜(SEM) 图。可明显看出，制得的P掺杂BiOCl可见光催化剂呈类片状结构。
图3为实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂的透射电镜mapping 图。左上图为HAADF模式下拍摄，右上图为Si元素，中左图为Cl元素，中右图为O元素，下图为P元素。可明显看出，Bi、O、Cl、P四种元素均匀分布在材料中。
图4为对比例1未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂和本发明实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂的的紫外-可见漫反射光谱图。可明显看出，P 掺杂BiOCl可见光催化剂较单一BiOCl光催化材料有更宽的光响应范围，可见光的吸收明显增强。
图5为对比例1未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂和本发明实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂的荧光光谱图。可明显看出，P掺杂BiOCl可见光催化剂的光生载流子复合率低于单一BiOCl光催化材料，说明P的掺入提高了光生载流子分离效率。
图6为对比例1未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂和本发明实施例1所制备的P掺杂BiOCl可见光催化剂在可见光下光催化降解20mg/L四环素溶液活性对比图。对比发现P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化活性明显高于单一BiOCl 材料，P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化速率是BiOCl材料的2.73倍。
图7为本发明实施例1～6制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂和对比例1 未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂在可见光下光催化降解20mg/L四环素溶液活性对比图。
图8为本发明实施例1、7～9制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂和对比例 1未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂在可见光下光催化降解20mg/L四环素溶液活性对比图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。值得指出的是，给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明保护范围。
下述实施例，采用了以浓度为20mg/L的四环素溶液作为降解对象来测试实施例所提供的P掺杂BiOCl可见光催化剂的光催化性能。将50mg实施例制备的所述光催化剂投入100mL四环素溶液中，黑暗条件下吸附30min后，将混合的反应液转移到循环水反应槽中进行光催化反应。反应光源为装配着420nm滤光片的300W氙灯。每2.5min收集1mL四环素反应液，滤头过滤后用液相色谱测四环素浓度。
实施例1
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.73倍。本实施例所制得P掺杂BiOCl 可见光催化剂较实施例2提高了1.06倍，较实施例3提高了1.14倍，较实施例 4提高了1.24倍，较实施例5提高了1.30倍，较实施例6提高了1.67倍，较实施例7提高了1.19倍，较实施例8提高了1.27倍，较实施例9提高了1.49倍。
实施例2
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝20：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.58倍。
实施例3
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝8：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.40倍。
实施例4
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝6：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.21倍。
实施例5
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝30：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.10倍。
实施例6
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝40：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了1.64倍。
实施例7
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加Na3PO4作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.28倍。
实施例8
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO4作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了2.04倍。
实施例9
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加H3PO4作为磷源后，调节混合溶液的pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准， Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
本实施例制备所得P掺杂BiOCl可见光催化剂较对比例1未掺杂P的原 BiOCl可见光催化剂，可见光活性提高了1.64倍。
实施例10
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至2.5，搅拌60min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准，Bi(NO3)3·5H2O： P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于160℃下反应20h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
实施例11
本实施例一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将4.85g的Bi(NO3)3·5H2O加入50ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.75g KCl加入50ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加NaH2PO2·H2O 作为磷源后，调节混合溶液的pH至3.5，搅拌60min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准，Bi(NO3)3·5H2O： P＝10：1；
(3)将步骤(2)所得反应液于170℃下反应22h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
对比例1(BiOCl)
本对比例为未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂的制备方法，按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将2.425g的Bi(NO3)3·5H2O加入40ml乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将0.37275g KCl加入10ml去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，调节混合溶液的 pH至3，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；
(3)将步骤(2)所得反应液于180℃下反应24h，时间到达后，自然冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤三次，置于60℃恒温干燥箱中进行干燥处理，即得未掺杂P的原BiOCl可见光催化剂。
Claims (5)
1.一种P掺杂BiOCl可见光催化剂的制备方法，其特征在于按重量份数计，包括以下步骤：
(1)将Bi(NO3)3·5H2O加入乙二醇中，充分搅拌得到硝酸铋悬浮液；将KCl加入去离子水中，搅拌溶解得到氯化钾溶液；
(2)将步骤(1)所得硝酸铋悬浮液与氯化钾溶液混合，并添加磷源后，调节混合溶液的pH至2.5～3.5，搅拌至少30min至溶液pH值不再变化，作为反应液；其中，所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准，Bi(NO3)3·5H2O：P＝(6～10)：1；
其中，磷源为NaH2PO2·H2O；
(3)将步骤(2)所得反应液于160℃～180℃下反应20h～24h，时间到达后，冷却后洗涤干燥，即得P掺杂BiOCl可见光催化剂。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Bi(NO3)3·5H2O与KCl的摩尔比为(0.8～1.2):1。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述硝酸铋悬浮液的浓度为5～5.2wt％，氯化钾溶液的浓度为3.5～3.6wt％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述磷源添加量以其磷元素的摩尔量为基准，Bi(NO3)3·5H2O：P＝10：1。
5.根据权利要求1～4任一项所述制备方法所制得的P掺杂BiOCl可见光催化剂。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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