異質(zhì)結(jié)光催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光催化劑及制備方法，尤其是可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2WO fZBi2O3 異質(zhì)結(jié)光催化劑，特別是Bi2W06/Bi203/石墨烯復(fù)合光催化劑和Bi 2W06/Bi203/火山渣復(fù)合光 催化劑及制備方法，以及它們在可見光照射下降解羅丹明B的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎢酸鉍被認(rèn)為是鉍基氧化物中具有最佳可見光催化活性的半導(dǎo)體催化劑之一，近 幾年受到了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。但是由于光生電子-空穴對的快速復(fù)合和可見光響應(yīng)范圍 較窄等因素的限制，抑制了單一鎢酸鉍催化劑的可見光催化活性。因此，對單一 812106進(jìn)行 修飾和改性以提高其在可見光下的光催化活性仍然是鉍系催化劑研宄的主流方向。
[0003] 構(gòu)筑Bi2WO6異質(zhì)結(jié)，被認(rèn)為是改善其光催化活性的有效方法。利用能帶交迭效應(yīng) 能使晶界緊密接觸的半導(dǎo)體存在空間電勢差，其內(nèi)電場作為驅(qū)動力可促使光生載流子從一 種半導(dǎo)體能級迀移到另一種半導(dǎo)體能級，從而擴(kuò)寬Bi 2WO6的可見光吸收范圍，抑制光生電 子-空穴對的復(fù)合效率，達(dá)到增強(qiáng)光催化活性的效果。由于扮 2106是典型的η型半導(dǎo)體，而 Bi2O3是典型的ρ型半導(dǎo)體，可以對Bi 2106和Bi 203進(jìn)行半導(dǎo)體復(fù)合，構(gòu)筑典型的ρ-η異質(zhì)結(jié) 型半導(dǎo)體催化劑。近年來，人們開始關(guān)注合成Bi 2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)的最佳方法，使其具有更 高的可見光響應(yīng)和更強(qiáng)的可見光催化活性，并對其進(jìn)行了大量的研宄，例如用微波水熱方 法、一步溶液燃燒法以及兩步溶液法合成了 Bi2W06/Bi203，也有人利用聚苯乙烯粒子作為模 板通過水熱-焙燒法合成了 Bi2W06/Bi203中空微球。然而，所報(bào)道的這些合成方法相對復(fù) 雜，多適用于實(shí)驗(yàn)室合成制備，并不適于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)對合成方法高產(chǎn)、簡易的要求。
[0004] 同時(shí)，光催化材料的固化問題也是催化劑環(huán)境凈化應(yīng)用中的最大瓶頸之一。在制 備納米光材料中，一方面希望減小顆粒尺寸提高比表面積獲得更好的光催化活性；另一方 面小顆粒在開放的非均相反應(yīng)體系中，例如動態(tài)開放環(huán)境體系的液相和氣相反應(yīng)中，必須 考慮催化劑的回收問題。納米顆粒光催化材料直接應(yīng)用在液相懸浮體系中小顆粒的分離是 一個(gè)復(fù)雜的工作，耗能費(fèi)時(shí)，而且顆粒容易團(tuán)聚，因而降低了光催化材料的光催化活性，從 而使光催化技術(shù)在環(huán)境凈化領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用性降低。因此，在光催化環(huán)境凈化規(guī)?；瘧?yīng) 用中將光催化材料固定化是一個(gè)亟待解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可見光響應(yīng)的負(fù)載型 Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑；
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供一種可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi 203異質(zhì)結(jié)光催化劑 制備方法；
[0007] 本發(fā)明的另一目的是在可見光照射下降解羅丹明B的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0009] -種可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑，它的組分有下列原料 按質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑，其特征在于，它的組分由 下列原料按質(zhì)量份數(shù)制成： 油酸鈉 1.0 g~I. 5g 乙二醇溶液 20ml~80ml 硝酸祕 I. 90g~2. Ig 鶴酸鈉 0? 5g~0? 8g 載體 0? 04g-6. 0g。
2. 按照權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑，其特征 在于，所述的載體為火山澄或石墨稀，其中火山澄4. Og -6. 0g，石墨稀0. 04g -0. 06g〇
3. -種可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： A室溫下，將1.0 g - I. 5g油酸鈉溶解到30ml-50ml乙二醇溶液中制成混合液； B向混合液中加入I. 90g - 2. Ig硝酸鉍，攪拌混合溶液至澄清透明； C取0. 5g - 0. 8g鎢酸鈉溶解在20ml-30ml乙二醇溶液中，然后將其加入到步驟B混 合溶液中，持續(xù)攪拌至全溶解； D加入0. 04g -0. 06g石墨稀或4. Og -6. Og火山澄，繼續(xù)攪拌至混合均勾； E、 將混合均勻的溶液移置高壓釜，添充量為高壓釜容量的80%，在180°C條件下加熱 20h ； F、 高壓釜自然降溫至室溫后，取出固體和溶劑的混合物，用乙醇和蒸餾水清洗掉殘留 的有機(jī)碳； G、 在60°C溫度下烘干12h，即可制備出可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催 化劑。
4. 按照權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑，其特征 在于，在可見光照射下能夠用于nm級波長的羅丹明B降解。
5. 按照權(quán)利要求1所述的可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2W06/Bi203異質(zhì)結(jié)光催化劑，其特征 在于，所述的1份油酸鈉為（I. 22g) 1.0 g -I. 5g，4份乙二醇溶液為（10.0 mL)，0. 8 mL -1. 2 mL，1份硝酸祕（I. 94g)為I. 90g -2. 0g，1份鶴酸鈉為0? 66g，1份載體為0? 04g -6. 0g。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可見光響應(yīng)的負(fù)載型Bi2WO6/Bi2O3異質(zhì)結(jié)光催化劑及制備方法，它的組分由油酸鈉、乙二醇溶液、硝酸鉍、鎢酸鈉和載體按質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成。本發(fā)明制備方法簡單、操作簡便，制備條件溫和無毒、制備過程無二次污染，適合批量生產(chǎn)；本發(fā)明制備的負(fù)載型Bi2WO6/Bi2O3異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有高的可見光吸收能力，在可見光區(qū)光吸收性、光降解有機(jī)物能力強(qiáng)，在可見光下降解RhB有良好的應(yīng)用前景，具體的說，在波長＞nm可見光下照射90min分鐘條件下羅丹明B的降解率達(dá)到99.5％。本發(fā)明制備的復(fù)合光催化劑便于回收和再利用，解決了光催化技術(shù)在環(huán)境凈化實(shí)際應(yīng)用中回收困難的難題。
【IPC分類】B01J23-31, C02F1-30
【公開號】CN104722293
【申請?zhí)枴緾N201510054272
【發(fā)明人】張鳳君, 王天野, 鐘爽, 肖國生
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月2日