本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種可用于光催化領(lǐng)域的鎢酸鉍多孔單晶及其制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體介孔單晶材料既具有多孔材料的高比表面積、高的負(fù)載能力和傳質(zhì)能力，又具有單晶的優(yōu)異的電荷傳輸能力、高催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性。這些優(yōu)異的物理化學(xué)特性使半導(dǎo)體多孔單晶材料在太陽(yáng)能電池、催化、鋰電池和生物傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近幾十年來(lái)，介孔單晶材料的制備受到了研究者的廣泛關(guān)注。早期，介孔單晶主要是通過(guò)在模板劑存在下前驅(qū)體的高溫?zé)岱纸庵苽涞模@種方法制備的“多孔單晶”原子排列在整個(gè)晶體內(nèi)不具有連續(xù)性，從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)通常應(yīng)該稱之為“介晶”或“類單晶”。

2013年，crossland等人(nature,2013,495,215-219)利用預(yù)接種二氧化鈦晶種的二氧化硅作為硬模板制備了二氧化鈦介孔單晶。緊接著，zhen等人(chem.mater.,2014,26,5700–5709)又改進(jìn)了二氧化硅模板水熱法，不需要在緊密堆積的二氧化硅模板內(nèi)預(yù)接種晶種就可以成功制備二氧化鈦介孔單晶。到目前為止，采用采用二氧化硅模板法已成功制備了二氧化鈦、二氧化錫、二氧化鈰、三氧化二鐵等介孔單晶。

鎢酸鉍是一種典型的混合金屬氧化物，具有可吸收可見(jiàn)光、成本低、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在光催化中的應(yīng)用受到了研究者的廣泛關(guān)注。然而，由于鎢酸鉍晶體中光生電子和空穴復(fù)合率高，因而其光催化活性偏低。因此，通過(guò)對(duì)鎢酸鉍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，降低其光生電子和空穴的復(fù)合，對(duì)于提高其光解水制氧效率具有重要的意義。本發(fā)明提出了一種鎢酸鉍多孔單晶的制備方法，旨在通過(guò)構(gòu)建多孔單晶結(jié)構(gòu)提高降解污染物活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提出了一種鎢酸鉍多孔單晶及其制備方法，所制備的鎢酸鉍多孔單晶較鎢酸鉍單晶具有更高的光解水制氧活性。

技術(shù)方案：為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種鎢酸鉍多孔單晶的制備方法，所述鎢酸鉍多孔單晶的制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；

(2)將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶；

(3)用氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

優(yōu)選的，步驟(1)中用于酸化處理硝酸鉍和偏釩酸銨的硝酸的濃度為1.6～2.2摩爾/升。

優(yōu)選的，步驟(2)中水熱反應(yīng)的溫度為220℃至250℃。

優(yōu)選的，步驟(3)中刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶的氫氧化鈉溶液的濃度為0.4～0.8摩爾/升。

以上所述的一種鎢酸鉍多孔單晶的制備方法制備得到的鎢酸鉍多孔單晶。

其中，所述的二氧化硅模板制備方法如下：采用法制備二氧化硅模板：170毫升無(wú)水乙醇、29毫升水和4.2毫升28wt％的氨水混合，得到溶液a；19毫升正硅酸乙酯和190毫升無(wú)水乙醇混合，得到溶液b.在磁力攪拌下，將溶液b加入到溶液a中，并繼續(xù)攪拌24小時(shí)，得到二氧化硅膠體。最后，通過(guò)離心洗滌，并在500℃下煅燒30分鐘，得到50納米二氧化硅納米球緊密堆積的二氧化硅模板。有益效果：通過(guò)本發(fā)明的制備方法制備的鎢酸鉍多孔單晶可用于有機(jī)污染物降解，其降解鎢酸比效率是鎢酸鉍單晶的2倍以上，所制備的鎢酸鉍多孔單晶較鎢酸鉍單晶具有更高的光解水制氧活性。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1得到鎢酸鉍多孔單晶的掃描電鏡圖；

圖2為實(shí)施例1得到的鎢酸鉍多孔單晶在可見(jiàn)光下的光催化降解甲基橙曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在240℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.5m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

圖1為實(shí)施例1制備鎢酸鉍多孔單晶的掃描電鏡圖片，從圖中可以清楚看到多孔結(jié)構(gòu)的存在。圖2為實(shí)施例1得到的鎢酸鉍多孔單晶在可見(jiàn)光下降解甲基橙曲線，從圖中可以看出，鎢酸鉍多孔單晶的降解甲基橙效率是鎢酸鉍單晶的2倍以上。

實(shí)施例2

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到1.6m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在240℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.5m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

實(shí)施例3

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2.1m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在240℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.5m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

實(shí)施例4

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在220℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.5m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

實(shí)施例5

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在250℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.5m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

實(shí)施例6

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在240℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.6m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。

實(shí)施例7

將摩爾比為2:1的硝酸鉍和鎢酸鈉加入到2m的硝酸水溶液中進(jìn)行攪拌，得到酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體；將二氧化硅納米球加入到上述酸化的鎢酸鉍前驅(qū)體溶液中浸漬4小時(shí)，得到酸化的二氧化硅納米球模板；將酸化的二氧化硅納米球模板放入含有無(wú)定型鎢酸鉍的酸性水溶液中，在240℃下水熱反應(yīng)18小時(shí)，得到含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶。最后，用0.4m的氫氧化鈉水溶液刻蝕含有二氧化硅納米球模板的鎢酸鉍單晶，得到鎢酸鉍多孔單晶。