專利名稱：具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的溴氧化鉍空心微球光催化材料及其制備方法，屬于光催化材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于無(wú)機(jī)材料的物理/化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)烈依賴于它們的微觀結(jié)構(gòu)，因此，合成制備它們有序的三維結(jié)構(gòu)一直是材料化學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其中，越來越多的關(guān)注集中到空心的分等級(jí)結(jié)構(gòu)材料上。該類材料集成了納米級(jí)的基本單元和組裝后的集合體的共同性質(zhì)，在藥物傳遞、鋰離子電池和催化領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。近年來，常規(guī)的模板法，通常借助于硬模板或軟模板來調(diào)控空心結(jié)構(gòu)材料的生長(zhǎng)過程。然而，這種方法通常步驟繁瑣，并且可能會(huì)引入雜志。人們更希望不用模板來制備具有空心結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料。溴氧化鉍是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。在之前的研究中，溴氧化鉍對(duì)有機(jī)污染物具有可見光光催化降解性能。到目前為止，人們已經(jīng)用不同的方法合成出了一系列的溴氧化鉍微觀結(jié)構(gòu)，包括納米盤、納米帶和微米球。然而，可控制備溴氧化鉍具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的空心結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)難關(guān)。另外，溴氧化鉍的光催化效果還遠(yuǎn)未達(dá)到可以實(shí)際應(yīng)用的程度，因此，通過微結(jié)構(gòu)調(diào)控來提高溴氧化鉍的光催化性能是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)溴氧化鉍光催化材料光催化效率低的問題，以及制備溴氧化鉍空心結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化問題，提供了一種一鍋法合成具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法，該方法成本低，可批量生產(chǎn)。合成的溴氧化鉍光催化材料能夠顯著改善光生載流子的分離，具有較高的光催化性能。具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法，包括以下步驟(1)將硝酸鉍和溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑分別溶解在乙二醇甲醚中，磁力攪拌一段時(shí)間使其完全溶解，然后將兩種溶液混合并且繼續(xù)攪拌逐；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的高壓釜中，置于140-180°C下反應(yīng)0.5-12小時(shí)；(3)待冷卻至室溫后，將產(chǎn)物收集、洗滌、真空干燥，得到分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球。步驟(1)所述的硝酸鉍、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、乙二醇甲醚的用量摩爾比 1 1. 5 507。本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明的制備方法在水熱條件下即可實(shí)施，成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，且可批量生產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)方面具有重要的潛在應(yīng)用；(2)制備的分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料能夠顯著改善光生載流子的分離，具有較高的光催化性能。制備的溴氧化鉍空心微球的直徑在1-2微米，其空心外殼的厚度大約在100納米， 是由是由厚度大約為20納米的納米薄片交織而成。溴氧化鉍具有良好的可見光光催化性能，能夠在15分鐘內(nèi)降解完羅丹明B染料分子；而作為參比材料的氮摻雜二氧化鈦在60分鐘內(nèi)僅能降解15%左右的羅丹明B染料分子。


圖1為本發(fā)明具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的透射電鏡照片；圖2為本發(fā)明光催化降解染料和還原重金屬離子性能比較。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)將0. 97g硝酸鉍和1. 17g溴化1_十六烷基_3_甲基咪唑分別溶解在40mL乙二醇甲醚中，磁力攪拌30分鐘使其完全溶解。然后將兩種溶液混合并且繼續(xù)攪拌10分鐘；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的高壓釜中，置于160°C下反應(yīng)0. 5小時(shí)；(3)待冷卻至室溫后，將產(chǎn)物收集、洗滌、真空干燥。實(shí)施例2(1)將0. 97g硝酸鉍和1. 17g溴化1_十六烷基_3_甲基咪唑分別溶解在40mL乙二醇甲醚中，磁力攪拌30分鐘使其完全溶解，然后將兩種溶液混合并且繼續(xù)攪拌10分鐘；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的高壓釜中，置于160°C下反應(yīng)2小時(shí)；(3)待冷卻至室溫后，將產(chǎn)物收集、洗滌、真空干燥。實(shí)施例3(1)將0. 97g硝酸鉍和1. 17g溴化1_十六烷基_3_甲基咪唑分別溶解在40mL乙二醇甲醚中，磁力攪拌30分鐘使其完全溶解，然后將兩種溶液混合并且繼續(xù)攪拌10分鐘。(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的高壓釜中，置于160°C下反應(yīng)12小時(shí)；(3)待冷卻至室溫后，將產(chǎn)物收集、洗滌、真空干燥。光催化性能測(cè)試材料的光催化性能是通過在可見光下降解羅丹明B染料和還原六價(jià)金屬鉻離子進(jìn)行表征的。帶有紫外光濾波片的氙燈(功率是300瓦)作為光源。光催化材料粉末分散在一定濃度的羅丹明B染料或六價(jià)鉻離子溶液中，置于暗處持續(xù)磁力攪拌一段時(shí)間，待染料分子或六價(jià)鉻離子在光催化材料表面達(dá)到吸附-脫附平衡后，開始光照。利用分光光度計(jì)，染料分子的降解和重金屬離子的還原能力是通過其在最大吸收波長(zhǎng)處地變化進(jìn)行計(jì)算的，結(jié)果見圖2。
權(quán)利要求
1.具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟(1)將硝酸鉍和溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑分別溶解在乙二醇甲醚中，磁力攪拌一段時(shí)間使其完全溶解，然后將兩種溶液混合并且繼續(xù)攪拌逐；(2)將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到密閉的高壓釜中，置于140-180°C下反應(yīng)0.5-12小時(shí)；(3)待冷卻至室溫后，將產(chǎn)物收集、洗滌、真空干燥，得到分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法，其特征是，步驟(1)所述的硝酸鉍、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑、乙二醇甲醚的用量摩爾比 1 1. 5 507。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料的制備方法，制備步驟為將硝酸鉍和溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑分別溶解在乙二醇甲醚中混合，置于密閉的高壓釜中140-180℃下反應(yīng)0.5-12小時(shí)。本發(fā)明的制備方法在水熱條件下即可實(shí)施，成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，且可批量生產(chǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)方面具有重要的潛在應(yīng)用；制備的分等級(jí)結(jié)構(gòu)的溴氧化鉍空心微球光催化材料能夠顯著改善光生載流子的分離，具有較高的光催化性能。
文檔編號(hào)B01J27/06GK102225341SQ20111010457
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者張曉陽(yáng), 秦曉燕, 程合鋒, 黃柏標(biāo) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)