[01360422]一种BiOCl-（001）/GO纳米复合光催化剂的制备及应用

①课题来源与背景技术 发明人在分子自组装及其应用方面有了多年的研究积累。这一成果来源于发明人的研究课题。 暴露（001）面的BiOCl纳米晶体内部存在磁场以及不同晶面之间存在电位差,起到分离光生电子-空穴的作用,即电子向低电位流动,空缺向高电位流动,从而有利于提高BiOCl的光催化活性。但是电子的聚集会削弱纳米晶体内部的磁场以及不同晶面之间的电位差,从而不利于电子-空穴的分离,因此,仅仅依靠晶体的表面工程技术来提高BiOCl的光催化活性是有限度的。为了进一步提高BiOCl的光催化活性,就必须使上述聚集的电子迅速消耗掉。 ②技术原理及性能指标 GO是重要的碳材料之一,具有许多优良的性质。本专利试图在制备BiOCl-（001）的过程中引入GO,由于GO良好的导电性,将聚集的电子及时抽出,从而促进电荷和空穴分离,即利用晶体表面工程技术和电子抽出效应相结合,制备纳米复合光催化剂BiOCl-（001）/GO,进一步提高其光催化性能。 表1是本发明所制备的BiOCl-（001）和BiOCl-（001）/GO,分别降解MO时不同光照时间的降解率。从表1中可以看出,在LED灯的照射下,BiOCl-（001）/GO纳米复合催化剂对降解MO表现出了良好的催化活性。当照射40 min时,MO的降解率是68%,当光照时间为120 min时,降解率达到87%,而在相同条件下,BiOCl-（001）作为光催化剂,当照射40 min时,MO的降解率是43%,当光照时间为120 min时,降解率仅为48%,由此可见,利用晶体的表面工程技术和电子的抽出效应制备的BiOCl-（001）/GO纳米复合催化剂的光催化活性有了大幅度提高。 表1：实施例1所制备的BiOCl-（001）和实施例6所制备的BiOCl-（001）/GO光催化降解MO 序号 光照时间 催化剂 催化剂用量/mg 降解率/% 1 0 BiOCl-（001） 30 0 2 40 BiOCl-（001） 30 43 3 80 BiOCl-（001） 30 46 4 120 BiOCl-（001） 30 48 5 0 BiOCl-（001）/GO 30 0 6 40 BiOCl-（001）/GO 30 68 7 80 BiOCl-（001）/GO 30 74 8 120 BiOCl-（001）/GO 30 87 （a） 反应条件：降解浓度为10 mg L-1的MO水溶液10 mL 表2是催化剂BiOCl-（001）/GO的稳定性试验。降解10 mL浓度为10 mg L-1的MO水溶液,第一次降解时催化剂用量为30 mg,光照时间2 h,反应完毕后,离心分离,回收催化剂,再加入10 mL浓度为10 mg L-1MO溶液,进行光照试验,催化剂如此循环使用3次,从表2中可以看出,MO的降解率仍然能达到85%,这表明：BiOCl-（001）/GO纳米复合催化剂的稳定性良好。 表2：实施例6所制备的BiOCl-（001）/GO纳米复合光催化剂的稳定性 循环次数 染料 浓度/ mg L-1 照射时间/h 降解率/ % 1 MO 10 2 87 2 MO 10 2 85 3 MO 10 2 82 ③技术的创造性与先进性; 本发明的创造性在于用晶体表面工程技术和电子抽出效应相结合的策略制备了BiOCl-（001）/GO纳米复合材料。该成果先进性在于：一是以水为溶剂,制备温度低,制备方法简单;二是催化效率高;对于降解MO的反应,当催化剂用量为30 mg时,LED灯为光源,照射时间为120 min时,MO的降解率为87%。三是催化稳定性好;催化降解MO水溶液, 连续循环3次,降解率没有明显的降低。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本成果的技术成熟度还处于初期阶段。本发明属于光催化剂领域,具体涉及一种含有氯氧化铋（BiOCl）和石墨烯（GO）复合光催化剂的制备技术,特别涉及一种含有GO和暴露（001）面的BiOCl 单晶纳米片（BiOCl-（001））的复合光催化剂BiOCl-（001）/GO的制备技术。以制备的纳米复合材料BiOCl-（001）/GO为光催化剂用于光降解甲基橙（MO）取得了很好的催化效果。 ⑤应用情况及存在的问题; 该成果还没有大规模应用。主要问题是还处在初级阶段,催化效率还有待于进一步的提高。 ⑥历年获奖情况; 该成果没有获奖。 ⑦成果简介 本发明公开了一种BiOCl-（001）/GO纳米复合光催化剂的制备方法,属于光催化剂领域,具有以下优点：制备方法简单;催化效率高;催化稳定性好;等。本发明制备的BiOCl-（001）/GO可作为光催化剂用于降解水中有机污染物甲基橙,表现出了良好的效果。