一種鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合 光催化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 8丨2106是一種結(jié)構(gòu)最為簡單的Aurivillius型氧化物，其Bi 6s軌道和O 21)軌道雜化 形成價(jià)帶，W5d軌道形成導(dǎo)帶，其禁帶寬度較窄（約為2. 7eV)，可以吸收部分可見光而被激 發(fā)，因此，Bi2WO6I催化材料的研宄和開發(fā)將為提高太陽光的利用率提供新的思路，在環(huán)境 凈化和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，成為目前廣泛研宄的光催化劑之一。然而作 為光催化劑，Bi 2WO6存在光生電子-空穴易復(fù)合，分離效率不高的問題，其可見光催化活性 有待于進(jìn)一步提高。110 2作為傳統(tǒng)的光催化材料，具有性能穩(wěn)定，無毒，不會(huì)造成二次污染 等顯著優(yōu)點(diǎn)，但其僅對(duì)紫外光響應(yīng)，不能被可見光激發(fā)。針對(duì)110 2和Bi 2W06存在的上述問 題，將兩種材料復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，既拓展了 1102的光譜響應(yīng)范圍，又提高了 Bi2WOjP TiO2光生載流子分離效率，繼而開發(fā)出寬譜響應(yīng)的高效可見光催化新材料，對(duì)TiO2 和扮2106兩種材料在光催化領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。
[0003] 光催化材料的制備方法，文獻(xiàn)報(bào)道多為液相法，如溶膠-凝膠法、超聲法、微波法、 水熱法、沉淀法、微乳液法等。其中，溶膠-凝膠法合成產(chǎn)品均勻性好，純度高，顆粒細(xì)，但工 序復(fù)雜，耗時(shí)長；沉淀法操作簡單，耗時(shí)短，成本低，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但易引入雜質(zhì)，產(chǎn)品粒度 大且不易控制，而相比之下，水熱法因合成產(chǎn)品純度高、分散性好、產(chǎn)品尺寸和形貌可控制， 且操作簡單，生產(chǎn)成本低而受到廣泛關(guān)注。對(duì)于Bi 2WO6的合成常用的液相法有沉淀法和水 熱法，對(duì)于TiO2主要有溶膠-凝膠法、沉淀法以及水熱法等，而對(duì)于合成TiO 2或Bi #06與其 他半導(dǎo)體所形成的復(fù)合光催化材料，文獻(xiàn)報(bào)道的方法主要有沉淀-沉積法、共沉淀法、水熱 法等，這些方法多采用分步來完成，即先合成一種光催化材料，然后再將另一種光催化材料 載于其上形成異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，工序繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法， 解決現(xiàn)有合成技術(shù)工序繁瑣的問題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制 備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0006] 步驟1，將Bi (NO3) 3 ·5H20溶解于硝酸溶液中在40°C下攪拌至Bi (NO3) 3 ·5H20完全 溶解，然后加入（NH4) 1(IW12041 · 5H20水溶液，繼續(xù)攪拌2?3h后得a液；
[0007] 步驟2,將C16H36O4Ti和CH 3CH2OH混合得b液；將CH3C00H、蒸餾水和CH3CH 2OH混合 得c液；將b液在攪拌條件下逐滴滴入c液中后攪拌20?40min，然后與步驟1得到的a液 混合攪拌〇. 5?2h得到混合液，然后將混合液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，封釜，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干 燥箱中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離沉淀，洗滌，真空干燥、研磨得鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié) 復(fù)合光催化材料。
[0008] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0009] 步驟1中硝酸溶液的濃度為0. 4mol/L，Bi (NO3) 3 · 5H20與硝酸溶液的質(zhì)量體積比 是 0. 98 :20g/mL。
[0010] 步驟 1 中（NH4) 1QW12041 · 5H20 水溶液的濃度為 25g/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20 溶液與硝 酸溶液的體積比為1 :2。
[0011] 步驟2中b液中C16H36O4Ti和CH 3CH2OH的體積比為1 :4。
[0012] 步驟2中c液中CH3C00H、蒸餾水和CH3CH 2OH的體積比為1. 5 :1 :5。
[0013] 步驟2中b液中的C16H36O4Ti和c液中的蒸餾水體積比為4 :1。
[0014] 步驟2中混合液中鎢元素是鈦元素摩爾量的9. 0?10at%。
[0015] 步驟2中電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中溫度為180?200°C，反應(yīng)時(shí)間為10?15h。
[0016] 步驟2中真空干燥是在80?100°C干燥16?12h。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方 法，采用水熱法一步合成鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，制備工藝簡單，可控性 好，且制備的復(fù)合光催化材料可見光催化活性相比鎢酸鉍和二氧化鈦均顯著提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1是對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2分別得到的純Bi2W06、TiO 2以及實(shí)施例3得 到的9at% Bi2WO6ZtiO2異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的XRD圖譜；
[0019] 圖2是對(duì)比實(shí)施例1所得純Bi2WO6以及實(shí)施例3得到的9at% Bi 2W06/Ti02異質(zhì)結(jié) 復(fù)合光催化材料FE-SEM和TEM照片；
[0020] 其中 A ?Bi2WO6H 描電鏡照片，a 9at % Bi 2W06/Ti〇d3 描電鏡照片，D. 9at % 812冊(cè)6/1102透射電鏡照片；
[0021] 圖3是對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2分別得到的純Bi2W06、TiO 2以及實(shí)施例3得 到的9at% 812106/1102異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的固體UV-Vis吸收光譜；
[0022] 圖4是對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2分別得到的純Bi2W06、TiO 2以及實(shí)施例1? 5得到的扮2106/1102異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的可見光催化活性對(duì)比圖；
[0023] 圖5是以對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2分別得到的純Bi2W06、TiO 2以及實(shí)施例3 得到的9at% Bi2WO6ZtiO2為催化劑時(shí)，對(duì)苯二酚降解過程中的濃度變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 本發(fā)明鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟 實(shí)施：
[0026] 步驟1，將Bi (NO3) 3 · 5H20溶解于濃度為0· 4mol/L的硝酸溶液中（Bi (NO3) 3 · 5H20 與硝酸溶液的質(zhì)量體積比是0.98:2(^/1^)在40°〇下攪拌至扮(勵(lì)3) 3*5!120完全溶解，然后 加入濃度為25g/L的（NH4) 1(IW12041 · 5H20水溶液，（NH4) 1(lW12〇? · 5H20水溶液與硝酸溶液的體 積比為1 :2,繼續(xù)攪拌2?3h后得a液；
[0027] 步驟2,將C16H36O4Ti和CH 3CH2OH以體積比為1 :4混合得b液；將CH3C00H、蒸餾水 和CH3CH2OH以體積比為I. 5 :1 :5混合得c液；將b液在攪拌條件下逐滴滴入c液中后攪拌 20?40min(b液中的C16H36O4Ti和c液中的蒸餾水體積比為4 :1)，然后與步驟1得到的a 液混合攪拌0. 5?2h得到混合液，混合液中鎢元素是鈦元素摩爾量的9. 0?IOat %，然后 將混合液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，封釜，放入溫度為180?200 °C電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中反應(yīng)10? 15h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離沉淀，洗滌，80?KKTC真空干燥16?12h、研磨得鎢酸鉍-二氧 化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 步驟1 :稱取0. 98g Bi (NO3) 3 · 5H20固體，將其溶于配制好的20mL、0. 4mol/ L的HNO3溶液，在40 °C的溫度下攪拌至Bi (NO 3)3 · 5H20溶解，接著加入10mL、25g/L的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持續(xù)攪拌此后得a液；
[0030] 步驟2 :將4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，攪拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸餾水和5mlCH3CH20H混合的C液中，滴完后繼續(xù)攪拌20min，然后取a液體積 的1/9與之混合，繼續(xù)攪拌30min，將混合液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，封釜，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥 箱中180°C下反應(yīng)15h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離沉淀，洗滌，真空干燥（80°C干燥16h)、研磨得 粉末狀鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，記作lat% Bi2W06/Ti02。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 步驟1 :稱取0. 98g Bi (NO3)3 · 5H20固體，將其溶于配制好的20mL、0. 4mol/L的 HNO3溶液，在40°C的溫度下攪拌至固體Bi (NO 3)3 · 5H20溶解，接著加入IOm L、25g/L的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持續(xù)攪拌2. 5h后得a液；
[0033] 步驟2 :將4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，攪拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸餾水和5ml CH3CH2OH混合的C液中，滴完后繼續(xù)攪拌40min，然后取a液體 積的5/9與之混合，繼續(xù)攪拌lh，將混合液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，封釜，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥 箱中200°C下反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離沉淀，洗滌，真空干燥（100°C干燥12h)、研磨 得粉末狀鎢酸鉍-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，記作5at% Bi2W06/Ti02。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 步驟1 :稱取0. 98g Bi (NO3)3 · 5H20固體，將其溶于配制好的20mL、0. 4mol/L的 圓03溶液，在40°〇的溫度下攪拌至固體扮(勵(lì)3)3*5!1 20溶解，接著加入101^、258/1的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持續(xù)攪拌此后得a液；
[0036] 步驟2 :將4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，攪拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸餾水和5mL CH3CH2OH混合的C液中，滴完后繼續(xù)攪拌30min，然后取a液與之 混合，繼續(xù)攪拌I. 5h，將混合液轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜，封釜，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中190°C 下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后，離心分離沉淀，洗滌，真空干燥（100°C干燥12h)、研磨得粉末狀鎢 酸祕(mì)-二氧化鈦異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化材料，記作9at% Bi2W06/Ti02。
[0037] 實(shí)施例4
[0038] 步驟 1 :稱取 I. 106g Bi(NO3)3 · 5H20 固體，將其溶于配制好的 22. 6mL、0. 4