一种玻璃基Bi2MoO6/BiOCl薄膜及其生长方法

本发明涉及光催化材料制备，具体为一种玻璃基bi2moo6/biocl薄膜及其生长方法。

背景技术：

1、自洁净玻璃的研究开发，是随着人们对半导体材料光催化性能的研究而逐步发展起来的，它是纳米材料制备技术和光催化技术相结合的产物。从本质上说，光催化技术是利用光来激发tio2等化合物半导体，利用它们产生的电子和空穴来参加氧化还原反应。

2、制备自洁净玻璃的关键就在于光催化剂的选择，但是现有技术制备的光催化材料仍然存在以下较为明显的缺陷：光吸收范围较窄导致光催化材料的催化降解能力不强、制备工艺复杂，反应条件苛刻、透光度不高导致的光催化效果差、接触角过大导致亲水性不强等。

3、因此，提供一种高效的光催化材料制备方法以解决上述缺陷，是目前需要解决的一大重要难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种玻璃基bi2moo6/biocl薄膜及其生长方法，本发明的生长方法所制备的bi2moo6/biocl薄膜厚度适中、透光率高、接触角小，并且在光催化降解污染物的性能测试中展现出了优异的催化性能，具有一定的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种玻璃基bi2moo6/biocl薄膜，该薄膜结构按次序包括依次沉积在玻璃基材层上的bi2moo6膜层、biocl膜层，所述bi2moo6膜层、biocl膜层的膜层比例为1:5或2:4或3:3或4:2或5:1。

4、优选的，单层bi2moo6膜层的厚度为9-11nm；单层biocl膜层的厚度为9-11nm。

5、一种薄膜的生长方法，用于制备所述的玻璃基bi2moo6/biocl薄膜，包括以下步骤：

6、s1.玻璃基bi2moo6薄膜的制备：

7、s101.用量筒分别量取无水乙醇和蒸馏水，并将其在烧杯中混合，将柠檬酸加入到该混合溶液中，避免水、乙醇等溶剂挥发影响实验结果，用保鲜膜密封烧杯口，将烧杯放到磁力搅拌器上搅拌至柠檬酸固体溶解完全，溶液呈现无色状；

8、s102.将四水钼酸铵和五水硝酸铋，混合，加入上述s101的混合溶液中，置于磁力搅拌器上搅拌50-70min；

9、s103.将浓度为34-38wt％的盐酸，加入搅拌后的步骤s102溶液中，继续放置于磁力搅拌器上进行搅拌，至溶液澄清，得钼酸铋溶液；

10、s104.将无水乙醇和去离子水倒入烧杯中混合均匀，将步骤s103中所述的钼酸铋溶液加入到该混合溶液中，搅拌均匀；

11、s105.将1-2g聚乙烯吡咯烷酮，加入步骤s104所得混合液中搅拌至溶解完全，再滴入0.25-0.75ml的34-38wt％盐酸溶液，得到钼酸铋溶胶；

12、s106.将提前使用1-3％盐酸酒精浸泡2-4h并超声清洗和烘干的洁净玻璃片浸入钼酸铋溶胶中5-6min，使用浸渍提拉法镀膜，之后置于75-85℃的烘箱中烘干3.5-4h，得到镀有一层bi2moo6凝胶薄膜的玻璃片；

13、s107.根据实验需要，分别在6片玻璃片依次镀上1-5层钼酸铋薄膜，对镀有bi2moo6凝胶薄膜的玻璃片进行烘干处理，镀上一层烘干一层，将烘干后的玻璃片置于马弗炉中进行煅烧，得到制备好的玻璃基bi2moo6薄膜；

14、s2.玻璃基bi2moo6/biocl薄膜的制备：

15、s201.将五水硝酸铋与无水乙醇混合置于烧杯中，接着用磁力搅拌器搅拌30-45min，得混合溶液a；

16、s202.将氯化铵与无水乙醇混合置于烧杯中，然后用磁力搅拌器搅拌30min-45min，得混合溶液b；

17、s203.将混合溶液a与混合溶液b进行混合处理，放置在磁力搅拌器上搅拌30-45min；

18、s204.将搅拌均匀后的溶液分次倒入燃烧舟中，每次倒入量占燃烧舟容量的四分之三，再把燃烧舟推入管式炉中进行煅烧处理，待燃烧舟冷却至安全温度后，仔细刮下烧舟内的固体颗粒和粉末，即可得到biocl的纯物质；

19、s205.将经过s204步骤制得的biocl纯物质碾成粉末加入大烧杯中，向其中加入20-30ml的己二醇溶液作为溶剂，超声处理4-5h。再经过离心分离后，得到上层清液即为biocl胶体溶液；

20、s206.将镀有bi2moo6薄膜的玻璃片在biocl胶体溶液中浸渍提拉，原玻璃片上即得一层biocl凝胶膜，在75-85℃的烘箱中烘干3.5-4h得到玻璃基bi2moo6/biocl复合薄膜；

21、s207.根据实验需求，将对应镀有1-5层的bi2moo6薄膜的玻璃片在biocl胶体溶液中分别提拉5、4、3、2、1次，每提拉一层烘干一层，最终得实验所需不同膜层比例的玻璃基bi2moo6/biocl薄膜。

22、优选的，步骤s101中，按质量份分别称取1-2份柠檬酸、4-5份无水乙醇、6-8份蒸馏水并进行后续实验；

23、步骤s102中，按质量份分别称取0.1-0.2份四水钼酸铵和0.9-1.2份五水硝酸铋；

24、步骤s103中，按质量份称取1-2份所述的浓度为34-38wt％的盐酸；

25、步骤s104中，按质量份分别称取10-15份无水乙醇、2-5份去离子水和2-4份步骤s103中所述的钼酸铋溶液。

26、优选的，步骤s106和步骤206中，所述浸渍提拉法的工艺参数为：提拉速率为90-150㎜/分钟。

27、优选的，步骤s107中，所述马弗炉煅烧的工艺参数为：设置升温至450-500℃后保温1-2h。

28、优选的，步骤s201中，按质量份分别称取22-25份五水硝酸铋和25-35份无水乙醇并；

29、步骤s202中，按质量份分别称取2-4份氯化铵和25-35份无水乙醇；

30、优选的，步骤s204中，所述的管式炉煅烧的工艺参数为：煅烧温度400-500℃、煅烧时间10-15min。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1.本发明采用bi2moo6作为光催化材料的制备原材料；bi2moo6作为常见的铋系半导体化合物，是一种典型的aurivillius结构，其由(bi2o2)2+带正电荷的电子层与(moo4)2-带负电荷的电子层交错堆叠而形成“三明治”结构，其内部的电场能够起到促进载流子分离的作用；bi2moo6的禁带宽度在2.5-2.8ev之间，对于可见光也有一定的吸收，并且无毒、制备成本较低且化学稳定性较好；

33、2.本发明采用biocl作为光催化材料的制备原材料，biocl的晶型属于典型的pbfcl型四方晶系结构，由交替排列的cl-层和[bi2o2]2+层组成，biocl的层间原子彼此之间以弱范德华力存在，内层原子之间则以强共价键的形式存在，一个[bi2o2]2+被两个cl-包裹。该特殊结构可为biocl提供更多的空间，使其在接受阳光照射时能有效地进行光生载流子的分离与传输，从而提高其光催化活性；

34、3.本发明的生长方法所制备的bi2moo6/biocl薄膜厚度适中、透光率高、接触角小，并且在光催化降解污染物的性能测试中展现出了优异的催化性能，具有广阔的应用前景。