一種BiOCl/β-FeOOH復合納米材料及其制備方法
【專利摘要】一種BiOCl/β?FeOOH復合納米材料及其制備方法，涉及復合納米材料技術領域。先將FeCl3·6H2O溶解于蒸餾水中，再依次加入Bi(NO3)3·5H2O、葡萄糖后混合均勻，調節pH值至3～6，然后經水熱合成反應得到BiOCl/β?FeOOH復合納米材料。采用低溫水熱法合成，通過葡萄糖生物大分子來控制β?FeOOH納米棒在BiOCl納米片上的附著生長，在BiOCl/β?FeOOH納米復合材料的結構中，呈紡錘形的β?FeOOH納米棒分布在呈片狀的BiOCl上，這種納米復合材料具有較高的比表面積、優異的光催化和類芬頓催化活性等優點，可望用作脫除污水中各類有機污染物的有效催化劑。
【專利說明】
一種B i OCI /β-FeOOH復合納米材料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及復合納米材料技術領域，具體是涉及一種B1CVP-FeOOH復合納米材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]羥基氧化鐵(β-FeOOH)是一種性能優良的功能材料，可用作顏料、催化劑、磁記錄介質的前驅體、磁性涂料和氣體傳感器等。具有成本低廉和較高的比表面積，可用作吸附劑和類芬頓試劑，在催化、醫藥和生物領域有著重要的應用價值。
[0003]氯氧化鉍(B1Cl)作為過渡族金屬硫化物，納米B1Cl具有比表面積大，可作為光催化劑來去除有機污染物。然而，納米B1Cl光催化劑對可見光響應范圍狹小的，因而，其可見光催化效應不明顯。已研究表明，β-FeOOH和B1Cl都為層狀結構，這為兩者的復合提供可能的依據。目前，關于利用β-FeOOH來調控B1Cl光催化性能方面的研究報道較少。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供了一種B1Cl/β-FeOOH復合納米材料及其制備方法，獲得的復合材料具有優異的可見光和類芬頓雙重催化功能。
[0005]為實現該目的，本發明采用了以下技術方案:
[0006]—種B1Cl/0-FeOOH復合納米材料，呈紡錘形的β-FeOOH納米棒分布在呈片狀的B1Cl 上。
[0007]一種Bi0Cl/f3_Fe00H復合納米材料的制備方法，先將FeCl3.6H2O溶解于蒸餾水中，再依次加入Bi(NO3)3.5H20、葡萄糖后混合均勻，調節pH值至3?6，然后經水熱合成反應得至IjB1Cl/P-FeOOH復合納米材料。
[0008]作為上述制備方法的進一步改進，反應體系中FeCl3.6H20,Bi(NO3)3.5出0和葡萄糖的質量濃度依次為0.27?1.35g/mL、0.485?7.276g/mL、3.5?8.5g/L。水熱合成反應的時間為24?48h，反應溫度為80?100°C。水熱合成反應產物經固液分離、洗滌、烘干得到復合納米材料，烘干溫度為60?80°C，烘干時間為2?6h。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果表現在:
[0010]1、本發明采用低溫水熱法合成，通過葡萄糖生物大分子來控制β-FeOOH納米棒在B1Cl納米片上的附著生長，在Bi0Cl/f3-Fe00H納米復合材料的結構中，呈紡錘形的β-FeOOH納米棒分布在呈片狀的B1Cl上，這種納米復合材料具有較高的比表面積、優異的光催化和類芬頓催化活性等優點，可望用作脫除污水中各類有機污染物的有效催化劑。另外，在顏料和磁性元件等方面上也有潛在的應用價值。
[0011]2、本發明制備方法工藝簡單，整個制備體系容易構建、操作簡便、條件易控、成本低廉、產物組成可控、適合于大規模工業生產。采用常規可溶性鐵鹽作為反應物，在制備過程中產生的副產物少，對環境污染較小，是一種環保型合成工藝。
【附圖說明】
[0012]圖1是實施例1所得產物的XRD譜圖
[0013]圖2a是實施例1所得產物的掃描電鏡圖像。
[0014]圖2b是對單個Bi0Cl/i3-Fe00H復合片的面掃描能譜分析圖。
[0015]圖3a是實施例1所得產物的低倍率TEM投射照片。
[0016]圖3b是B1Cl和β-FeOOH的電子衍射分析結果。
[0017]圖4是0_FeOOH、B1Cl和β-FeOOH/B1Cl三者的紫外-可見吸收光譜圖。
[0018]圖5是0-FeOOH、B1Cl和β-FeOOH/B1Cl復合材料光催化降解甲基橙的動力學曲線。
【具體實施方式】
[0019]以下結合實施例以及附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0020]實施例1
[0021](1)、將27g的FeCl3.6H20溶解在10mL蒸餾水中，室溫下磁力攪拌2分鐘使之充分溶解得到溶液a。
[0022](2)、稱取48.5g的Bi(NO3)3.5H20加入到上述溶液a中，繼續磁力攪拌I分鐘得到溶液b0
[0023](3)、稱0.35g的葡萄糖加入到溶液b中，用HCl溶液調節溶液pH為3，得到溶液C。
[0024](4)、將溶液c裝入反應釜中進行水熱合成反應，反應時間為24h，反應溫度為100Γ。
[0025](5)、反應結束后取出產物，經過洗滌、離心和干燥，得到目標產物，烘干溫度為70°C，烘干時間為4h。
[0026]圖1為實施例1所得產物的XRD譜圖。將產物的XRD所有衍射峰與標準B1Cl(PDF#34-1266)與0-FeOOH(PDF#O6-O249)的XRD譜圖進行對比分析，可以看出，所得產物中出現了B1Cl和β-FeOOH的特征衍射峰，可以初步確定所得的產物為Bi0Cl/f3-Fe00H復合物，且兩者的結晶度較高。
[0027]圖2a是實施例1所得產物的掃描電鏡圖像，從圖中可以看出在片狀的B1Cl上分布著紡錘形的β-FeOOH納米棒，片狀B1Cl的尺寸約為幾個微米。圖2b是對單個B1Cl/0-FeOOH復合片進行了面掃描能譜分析圖，從分析結果中可以看出，Bi和Cl元素的分布均勻，且形狀基本一致，而Fe和O元素分布區域基本一致。結合圖1的XRD和圖2b的能譜分析結果，可初步認為得到的產物為Bi0Cl/f3-Fe00H復合片。
[0028]為了進一步確認復合納米片中的B1Cl和β-FeOOH兩者的結合關系，對產物進行了TEM和HRTEM分析，其結果如圖3所示。圖3a為產物的低倍投射照片，由圖3a可以清晰看出，復合納米片是由片狀的B1Cl和紡錘形的β-FeOOH構成。圖3b為兩者的電子衍射分析結果，從圖3b中標注的結果進一步可以證明，復合納米片中B1Cl和β-FeOOH位向關系，兩者依附生長在一起，結晶程度高。
[0029]圖4是0-FeOOH、B1Cl和β-FeOOH/B1Cl三者的紫外-可見吸收光譜圖。從圖4中可以看出，純的B1Cl和β-FeOOH的吸收峰均在360nm左右，說明兩者在可見光范圍內(>420nm)內吸收不明顯。而B1Cl/i3-FeOOH復合納米片最大吸收峰為480nm左右，說明獲得的B1Cl/i3-FeOOH復合納米材料具有良好的可見光吸收性能。
[0030]實施例2
[0031](1)、將135g的FeCl3.6H20溶解在10mL蒸餾水中，室溫下磁力攪拌3分鐘使之充分溶解得到溶液a。
[0032](2)、稱取48.5g的Bi(NO3)3.5H20加入到上述溶液a中，繼續磁力攪拌I分鐘得到溶液b0
[0033](3)、稱0.55g的葡萄糖加入到溶液b中，用HCl溶液調節溶液pH為4，得到溶液c。
[0034](4)、將溶液c裝入反應釜中進行水熱合成反應，反應時間為48h，反應溫度為80°C。
[0035](5)、反應結束后取出產物，經過洗滌、離心和干燥，得到目標產物，烘干溫度為80°C，烘干時間為2h。
[0036]實施例3
[0037](1)、將27g的FeCl3.6H20溶解在10mL蒸餾水中，室溫下磁力攪拌I分鐘使之充分溶解得到溶液a。
[0038](2)、稱取727.6g的Bi(NO3)3.5H20加入到上述溶液a中，繼續磁力攪拌3分鐘得到溶液b。
[0039](3)、稱0.85g的葡萄糖加入到溶液b中，用HCl溶液調節溶液pH為6，得到溶液C。
[0040](4)、將溶液c裝入反應釜中進行水熱合成反應，反應時間為36h，反應溫度為90°C。
[0041](5)、反應結束后取出產物，經過洗滌、離心和干燥，得到目標產物，烘干溫度為60°C，烘干時間為6h。
[0042]實施例4(B1Cl/i3_FeOOH納米復合材料光催化降解污染物)
[0043](I)、以甲基橙為目標污染物，在10mL甲基橙初始濃度為20mg/L的溶液中加入
0.1g所制備的Bi0Cl/i3-Fe00H復合材料，快速均勻分散后得到混合液a，然后放入光催化裝置中進行光催化實驗。
[0044](2)、光照t分鐘后，從a溶液中取出1mL進行離心分離，得到上清液b。
[0045](3)、用紫外-可見光譜儀測試溶液b的吸光度六:，測試完畢后，倒回試管并連同剩余的溶液和催化劑搖勻后倒回到溶液a中，繼續進行光催化實驗。
[0046](4)、光照t2分鐘、t3分鐘和t4分鐘、t5分鐘和t6分鐘后的取樣和測試過程與(2)和(3)兩步完全相同，測得的系列吸光度分別標記為A2、A3、A4、AdPA6。
[0047](5)、作時間“和吸光度441 = 0，1，2，3，4，5，6)曲線。再依據吸光度4和濃度(:關系(朗伯比爾定律)計算得到吸附時間t和濃度Ct的關系曲線。
[0048]圖5是0-FeOOH、B1Cl和β-FeOOH/B1Cl復合材料光催化降解甲基橙的動力學曲線。對比三者的可見光催化動力學曲線后可以看出，B1Cl和β-FeOOH可見光催化效果不明顯，而Bi0Cl/f3-Fe00H復合材料能有效光催化降解甲基橙。
【主權項】
1.一種B1Cl/e-FeOOH復合納米材料，其特征在于:呈紡錘形的β-FeOOH納米棒分布在呈片狀的B1Cl上。2.一種Bi0Cl/i3-Fe00H復合納米材料的制備方法，其特征在于先將FeCl3.6H20溶解于蒸餾水中，再依次加入Bi(NO3)3.5H20、葡萄糖后混合均勻，調節pH值至3?6，然后經水熱合成反應得到B1Cl/0-FeOOH復合納米材料。3.如權利要求1所述的Bi0Cl/i3-Fe00H復合納米材料的制備方法，其特征在于反應體系中FeCl3.6H20,Bi(NO3)3.5H20和葡萄糖的質量濃度依次為0.27?1.35g/mL、0.485?7.276g/mL、3.5?8.5g/L。4.如權利要求1所述的B1Cl/0-FeOOH復合納米材料的制備方法，其特征在于水熱合成反應的時間為24?48h，反應溫度為80?100°C。5.如權利要求1所述的Bi0Cl/i3-Fe00H復合納米材料的制備方法，其特征在于水熱合成反應產物經固液分離、洗滌、烘干得到復合納米材料，烘干溫度為60?800C，烘干時間為2?6h。
【文檔編號】C02F1/72GK105833887SQ201610207665
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】韓成良, 謝暢, 張凌云, 鄧崇海, 任亞軍
【申請人】合肥學院