本發(fā)明屬于光催化技術(shù)，涉及采用溶劑熱法制備中間體BiOCOOH，通過紫外光照射制備了灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，該光催化劑具有高效可見光催化性能。

背景技術(shù)：

目前，環(huán)境污染日趨嚴重，已成為一個直接威脅人類生存，亟需解決的焦點問題。光催化技術(shù)是從二十世紀70年代逐步發(fā)展起來的在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景的綠色技術(shù)。該技術(shù)能使環(huán)境中的有機污染物發(fā)生氧化分解反應(yīng)，最終降解為CO₂、水和無機離子等小分子物質(zhì)，由于不存在二次污染、降解程度高等優(yōu)點被認為是目前最具開發(fā)潛力的環(huán)境污染處理方法。

鉍系半導(dǎo)體光催化劑具有良好的光催化活性，可以有效地降解有機污染物，發(fā)展前景廣闊。大部分鉍系半導(dǎo)體光催化劑能被可見光激發(fā)，具有可見光催化活性。通常鉍系半導(dǎo)體光催化材料如Bi₂O₂CO₃往往通過溶劑熱法一步制備，具有一定的可見光催化活性，但對可見光的吸收較弱，導(dǎo)致了Bi₂O₂CO₃光催化劑的可見光催化性能較弱。為了提高Bi₂O₂CO₃在可見光下的光催化活性，探尋其他路徑制備這一光催化劑是十分必要的。利用BiOCOOH的不穩(wěn)定的，在紫外光燈照射下來將其轉(zhuǎn)化為Bi₂O₂CO₃，得到的灰色Bi₂O₂CO₃對可見光吸收能力增強，可顯著提高Bi₂O₂CO₃的光催化活性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑及其制備方法，該方法工藝簡單、成本低廉，合成的光催化劑光催化降解效果較好。

本發(fā)明提供用于降解有機污染物的灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，其特征在于：用溶劑熱法先制備BiOCOOH中間體，在紫外光照射下，得到灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，包括如下步驟：

(1)制備BiOCOOH：將1～2mmol五水硝酸鉍溶解在5mL的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，在磁力攪拌下至澄清透明，加入一定量去離子水，混合攪拌10min，形成均一的白色懸浮液，然后轉(zhuǎn)入50mL含聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120～150℃下反應(yīng)6～16h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到BiOCOOH中間體；

(2)灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備：取步驟(1)制備的BiOCOOH中間體0.1g加入到40mL去離子水中，在紫外光燈下照射8～12h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用溶劑熱法先合成BiOCOOH光催化劑中間體，再利用紫外光照射，使BiOCOOH轉(zhuǎn)化得到灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，該方法工藝簡單，能耗較低，容易操作。

(2)本發(fā)明所制備的灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，對可見光的吸收顯著增強，可見光催化活性顯著提升。

附圖說明

圖1灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑以及中間體BiOCOOH的X-射線衍射花樣；

圖2灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的掃描電子顯微照片；

圖3灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑與一般方法制備的Bi₂O₂CO₃(T-Bi₂O₂CO₃)光催化劑的光催化性能對比

具體實施方式

本發(fā)明灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，以BiOCOOH為中間體，在紫外光照射下，使BiOCOOH轉(zhuǎn)化得到灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑，所制備的灰色Bi₂O₂CO₃具有高效的可見光催化性能。

本發(fā)明一種Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備BiOCOOH：將1～2mmol五水硝酸鉍溶解在5mL的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，在磁力攪拌下至澄清透明，加入一定量去離子水，混合攪拌10min，形成均一的白色懸浮液，然后轉(zhuǎn)入50mL含聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120～150℃下反應(yīng)6～16h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到BiOCOOH中間體；

(2)灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備：取步驟(1)制備的BiOCOOH中間體0.1g加入到40mL去離子水中，在紫外光燈下照射8～12h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑。

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不局限于下面所給出的實例。

實施方實例1：本發(fā)明一種灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備BiOCOOH：將1mmol五水硝酸鉍溶解在5mL的N,N-二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌下至澄清透明，加入去離子水35mL，混合攪拌10min，形成均一的白色懸浮液，然后轉(zhuǎn)入50mL含聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120℃下反應(yīng)12h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到BiOCOOH中間體；

(2)灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備：取步驟(1)制備的BiOCOOH中間體0.1g加入到40mL去離子水中，在紫外光燈下光照8h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到Bi₂O₂CO₃光催化劑。

對灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑以及中間體BiOCOOH中間體進行了X-射線衍射表征，衍射峰分別對應(yīng)于相應(yīng)的標準卡片，如圖1所示，結(jié)果表明利用本發(fā)明所述的合成方法成功得到了Bi₂O₂CO₃光催化劑。用掃描電子顯微鏡對灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的形貌進行了表征，所制備的Bi₂O₂CO₃光催化劑為納米片狀結(jié)構(gòu)，片塊厚度較為均勻，約為100nm，如圖2所示。光催化劑的光催化性能是通過300W氙燈提供的可見光照射下降解羅丹明B(Rhodamine B,RhB)溶液來衡量的，具體的實驗過程如下：稱取100mg光催化劑加入濃度為10^-5mol/L的100mL RhB溶液中，將配好的溶液置于暗處攪拌分散30min使其達到吸附平衡，然后打開氙燈光源使溶液進行光催化反應(yīng)，每隔10min取約4mL的溶液，利用離心機離心分離出光催化劑，取上層清夜用紫外分光光度計來測量溶液中殘留的RhB吸光度。Bi₂O₂CO₃光催化劑的光催化性能如圖3所示，其光催化性能明顯優(yōu)于一般方法制備的T-Bi₂O₂CO₃在可見光下的光催化性能。

實施實例2：本發(fā)明一種灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備BiOCOOH：將1mmol五水硝酸鉍溶解在5mL的N,N-二甲基甲酰胺中，在磁力攪拌下至澄清透明，加入去離子水35mL，混合攪拌10min，形成均一的白色懸浮液，然后轉(zhuǎn)入50mL含聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120℃下反應(yīng)12h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到BiOCOOH中間體；

(2)灰色Bi₂O₂CO₃光催化劑的制備：取步驟(1)制備的BiOCOOH中間體0.1g加入到40mL去離子水中，在紫外光下光照10h，將所得產(chǎn)物離心分離，并分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后，在60℃下干燥12h，得到Bi₂O₂CO₃光催化劑。