專利名稱：納米Bi₂WO₆/累托石復(fù)合催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光催化水處理的可見光響應(yīng)的納米復(fù)合催化劑的制備方法， 屬于納米材料和環(huán)境凈化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著當(dāng)前環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重及人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，光催化材料成為催化科學(xué)研究的熱點。其中，TiO2半導(dǎo)體光催化劑因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化性強(qiáng)、難溶、無毒、成本低等特點而倍受關(guān)注。然而，由于TiO2對激發(fā)光能量的要求較高 (< 380nm)，以及較寬的能隙(Eg = 3. 0-3. 2eV)決定了其吸光閡值只限于紫外區(qū)，因而對太陽光利用率低，進(jìn)一步限制了其實際應(yīng)用。為了提高太陽光的利用率，一方面，人們提出了染料敏化，貴金屬摻雜以及半導(dǎo)體-半導(dǎo)體摻雜等方法對TW2進(jìn)行改性以提高TW2的光響應(yīng)；另一方面，也積極研發(fā)新型光催化劑以解決此問題。目前，人們已開發(fā)出一些可見光響應(yīng)良好的催化劑，其中，Bi2WO6就是一種最簡單的Aurivillius型氧化物(n = 1)，因其具有獨特的鐵電壓電性能、非線性電介質(zhì)磁化系數(shù)等和發(fā)光性能受到人們廣泛的關(guān)注。最近，Bi2WO6在可見光區(qū)很強(qiáng)的光吸收性能已在對有機(jī)物的光催化降解實驗中得到了驗證，引起了廣大學(xué)者的青瞇。然而，目前關(guān)于Bi2WO6光催化技術(shù)的研究，大多局限于Bi2WO6的粉末懸浮體系對污染物的降解，從而不能解決廢水處理過程中納米Bi2WO6粉末存在的比表面積小，易凝聚，易失活，利用效率低，分離回收困難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，該制備方法成本低廉，簡單易行，易于控制；制備的復(fù)合催化劑具有吸附性強(qiáng)，可見光活性高的特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按檸檬酸去離子水=5. 6738g 300mL，稱取檸檬酸，溶于去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；按檸檬酸(NH4)6W7O24· 6H20 = 5. 6738g 0. 8086g，稱取(NH4)6W7O24 · 6H20，按 (NH4)6W7O24 ·6Η20 去離子水=0. 8086g 390mL，將(NH4) 6W7024 · 6H20 溶于去離子水中，配制成(NH4)6W7Om溶液，備用；按檸檬酸Bi(NO3)3 · 5H20 = 5. 6738g 2. 9104g[即 Bi (NO3)3 · 5H20 中 Bi 離子與檸檬酸的摩爾比為1 3]，稱取Bi (NO3) 3·5Η20，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；按檸檬酸乙二胺四乙酸=5. 6738g 5. 2604g[即按乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3]，稱取乙二胺四乙酸；按乙二胺四乙酸氨水=5. 50mL，將乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中配制成乙二胺四乙酸-氨溶液，將乙二胺四乙酸-氨溶液滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，繼續(xù)加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液；2) ^Bi(NO3)3 ·5Η20 鈉基累托石=2. 9104g 10_15g[即按 Bi (NO3) 3 · 5H20 中 Bi離子鈉基累托石=10-20mmol Ig]，稱取鈉基累托石，加去離子水，配制的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌池，得到鈉基累托石懸濁液，備用；3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥，得到干燥物；4)將上述干燥物于350°C焦化，冷卻后研磨；然后于350-500°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。步驟3)所述干燥時間為證。步驟4)所述焦化時間為池。本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明的制備方法中，用Bi2WO6復(fù)合累托石，提高了半導(dǎo)體Bi2WO6的吸附性能。 把Bi2WO6納米顆粒復(fù)合在累托石的層間和表面，利用累托石的吸附性吸附有機(jī)污染物，及其層間或表面的Bi2WO6顆粒的光催化活性降解有機(jī)污染分子，達(dá)到徹底去除有機(jī)污染物的目的。2)該方法所制備的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑具有可見光活性高，吸附性強(qiáng)等特點。納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑在波長λ > 420nm的可見光下照射池條件后，直接大紅的降解率為89-98%。3)該制備方法中，以儲量豐富、價格低廉的累托石作為載體，制備納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑，改善了在廢水處理過程中納米Bi2WO6粉末存在的比表面積小，分離回收困難等問題。4)該制備方法具有成本低廉，簡單易行，易于控制，節(jié)約資源等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明實施例1得到的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的XRD圖。圖2為本發(fā)明實施例1得到的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑對染料直接大紅的降解效果圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實例。實施例1 一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，它包括如下步驟1)稱取5.6738g檸檬酸，溶于300mL的去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；稱取0. 8086g的(NH4)6W7O24 · 6H20,溶于390mL去離子水中，配制成(NH4)6W7O24溶液，備用；稱取2.91(^的財(吣3)3*5!120收離子與檸檬酸的摩爾比為1 3)，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；量取50mL乙二胺四乙酸-氨溶液(稱取5. 乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中；乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3)，緩慢滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，繼續(xù)緩慢加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液。2)稱取IOg鈉基累托石，加去離子水，配制成的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌3h，得到鈉基累托石懸濁液，備用。3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥證，得到干燥物。4)將上述干燥物于350°C焦化池，冷卻后研磨。于450°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑?？梢姽忭憫?yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的XRD圖譜(如圖1所示)說明納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑由Bi2WO6和累托石組成。將本實施例所制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑用于降解直接大紅溶液(30mg/L)，催化劑投加量為1. 5g/L，實驗中采用300W鏑燈作為光源，照射光的波長λ > 420nm，光催化反應(yīng)池后，約98%的直接大紅被降解(如圖2所示)。同時，本實施例所制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑顯示了較強(qiáng)的吸附性，在無光照射的條件下攪拌溶液和催化劑，就有約的直接大紅被催化劑吸附。說明該方法制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑具有較強(qiáng)的吸附性和很高的可見光光催化活性。實施例2 一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，它包括如下步驟1)稱取5.6738g檸檬酸，溶于300mL的去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；稱取0. 8086g的(NH4)6W7O24 · 6H20,溶于390mL的去離子水中，配制成(NH4)6W7O24溶液，備用； 稱取2.91(^的財(而3)3*5!120收離子與檸檬酸的摩爾比為1 3)，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；量取50mL 乙二胺四乙酸-氨溶液(稱取5. 乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中；乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3)，緩慢滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，緩慢繼續(xù)加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液。2)稱取15g鈉基累托石，加去離子水，配制成的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌3h，得到鈉基累托石懸濁液，備用。3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥證，得到干燥物。4)將上述干燥物于350°C焦化池，冷卻后研磨。于450°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。該實例制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑在降解直接大紅溶液(30mg/L)的實驗中，催化劑投加量為1.5g/L，采用300W鏑燈作為光源，照射光的波長 λ > 420nm，ai后直接大紅降解率約99%。說明該方法制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/ 累托石復(fù)合催化劑具有很高的可見光光催化活性。實施例3 一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，它包括如下步驟
1)稱取5.6738g檸檬酸，溶于300mL的去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；稱取0. 8086g的(NH4)6W7O24 · 6H20,溶于390mL的去離子水中，配制成(NH4)6W7O24溶液，備用； 稱取2.91(^的財(而3)3*5!120收離子與檸檬酸的摩爾比為1 3)，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；量取50mL 乙二胺四乙酸-氨溶液(稱取5. 乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中；乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3)，緩慢滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，緩慢繼續(xù)加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液。2)稱取IOg鈉基累托石，加去離子水，配制成的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌3h，得到鈉基累托石懸濁液，備用。3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥證，得到干燥物。4)將上述干燥物于350°C焦化池，冷卻后研磨。于350°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。該實例制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑在降解直接大紅溶液(30mg/L)的實驗中，催化劑投加量為1.5g/L，采用300W鏑燈作為光源，照射光的波長 λ > 420nm，ai后直接大紅的降解率約89%。說明該方法制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/ 累托石復(fù)合催化劑具有很高的可見光光催化活性。實施例4 一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，它包括如下步驟1)稱取5.6738g檸檬酸，溶于300mL的去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；稱取0. 8086g的(NH4)6W7O24 · 6H20,溶于390mL的去離子水中，配制成(NH4)6W7O24溶液，備用； 稱取2.91(^的財(而3)3*5!120收離子與檸檬酸的摩爾比為1 3)，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；量取50mL 乙二胺四乙酸-氨溶液(稱取5. 乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中；乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3)，緩慢滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，緩慢繼續(xù)加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液。2)稱取IOg鈉基累托石，加去離子水，配制成的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌3h，得到鈉基累托石懸濁液，備用。3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥證，得到干燥物。4)將上述干燥物于350°C焦化池，冷卻后研磨。于400°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。該實例制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑在降解直接大紅溶液(30mg/L)的實驗中，催化劑投加量為1.5g/L，采用300W鏑燈作為光源，照射光的波長 λ > 420nm，ai后直接大紅的降解率約96%。說明該方法制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/ 累托石復(fù)合催化劑具有很高的可見光光催化活性。實施例5:一種可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，它包括如下步驟1)稱取5.6738g檸檬酸，溶于300mL的去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；稱取0. 8086g的(NH4)6W7O24 · 6H20,溶于390mL的去離子水中，配制成(NH4)6W7O24溶液，備用； 稱取2.91(^的財(而3)3*5!120收離子與檸檬酸的摩爾比為1 3)，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；量取50mL 乙二胺四乙酸-氨溶液(稱取5. 乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中；乙二胺四乙酸與檸檬酸的摩爾比為2 3)，緩慢滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，緩慢繼續(xù)加入上述制備好的(NH4) 6ff7024溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液。2)稱取IOg鈉基累托石，加去離子水，配制成的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌3h，得到鈉基累托石懸濁液，備用。3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥證，得到干燥物。4)將上述干燥物于350°C焦化池，冷卻后研磨。于500°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。該實例制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑在降解直接大紅溶液(30mg/L)的實驗中，催化劑投加量為1.5g/L，采用300W鏑燈作為光源，照射光的波長 λ》420nm, 2h的降解率約95%。說明該方法制備的可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑具有很高的可見光光催化活性。
權(quán)利要求
1.納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)按檸檬酸去離子水=5.6738g 300mL，稱取檸檬酸，溶于去離子水中，配制成檸檬酸溶液，備用；按檸檬酸(NH4)6W7O24 · 6H20 = 5. 6738g 0. 8086g，稱取(NH4)6W7O24 · 6H20，按 (NH4)6W7O24 ·6Η20 去離子水=0. 8086g 390mL，將(NH4) 6W7024 · 6H20 溶于去離子水中，配制成(NH4)6W7Om溶液，備用；按檸檬酸Bi(NO3)3 ·5Η20 = 5. 6738g 2. 9104g，稱取 Bi (NO3) 3 · 5H20，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，然后在80°C恒溫下攪拌，形成白色沉淀，得到含有白色沉淀的溶液；按檸檬酸乙二胺四乙酸=5.6738g 5. ^04g，稱取乙二胺四乙酸；按乙二胺四乙酸氨水=5J604g 50mL，將乙二胺四乙酸溶于50mL的氨水中配制成乙二胺四乙酸-氨溶液，將乙二胺四乙酸-氨溶液滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，然后，繼續(xù)加入上述制備好的(NH4)6W7Om溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液；2)按財(吣3)3*5!120鈉基累托石=2.9104g 10_15g，稱取鈉基累托石，加去離子水，配制^t %的懸濁液，超聲分散20min后于常溫下攪拌池，得到鈉基累托石懸濁液，備用；3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，于80°C恒溫下攪拌，干燥，得到干燥物；4)將上述干燥物于350°C焦化，冷卻后研磨；然后于350-500°C焙燒4h，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑制備方法，其特征在于步驟3)所述干燥時間為證。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑制備方法，其特征在于步驟4)所述焦化時間為》1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光催化水處理的可見光響應(yīng)的納米復(fù)合催化劑的制備方法。納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)配制檸檬酸溶液；配制(NH4)6W7O24溶液；稱取Bi(NO3)3·5H2O，加入上述制備好的檸檬酸溶液中，在恒溫下攪拌，形成白色沉淀；將乙二胺四乙酸-氨溶液滴加入上述含有白色沉淀的溶液中，加入(NH4)6W7O24溶液，攪拌，形成前驅(qū)體溶液；2)配制鈉基累托石懸濁液；3)將上述前驅(qū)體溶液逐滴加入到上述鈉基累托石懸濁液中后，攪拌，干燥；4)焦化，冷卻后研磨；焙燒，得到可見光響應(yīng)的納米Bi2WO6/累托石復(fù)合催化劑。該制備方法成本低廉，簡單易行，易于控制；制備的復(fù)合催化劑具有吸附性強(qiáng)，可見光活性高等特點。
文檔編號C02F1/30GK102266767SQ20111016019
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者張高科, 甘慧慧, 郭亞丹 申請人:武漢理工大學(xué)