的光催化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米光催化技術(shù)，尤其涉及的是一種暴露面{001}Ti02/Bi2W0d9光催化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米T12是一種N型半導(dǎo)體材料，由于其具有無毒、物理和化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、催化活性高等特點(diǎn)，在光催化降解水溶液中的有機(jī)物污染物方面有著巨大的應(yīng)用前景。然而，T12通常是以穩(wěn)定的{101}暴露面的形式存在，其較高的電子-空穴對的復(fù)合率抑制了其光催化性能。
[0003]工業(yè)廢水中的無機(jī)污染物主要有重金屬離子，如Hg、Cr、Pb等的離子。大量的研究表明，許多無機(jī)物在打02表面具有光催化活性。在Cr6+濃度為80mg/L、體積為10mL的廢水中，投加0.7gSi02-Ti02系玻璃作為光催化劑，光照反應(yīng)體系3h，Cr6+的去除率達(dá)99.9%。
[0004]制備活性尚的{001}面的！^(^可提尚其在紫外光區(qū)域的光催化性能，但是在利用太陽光的過程中，紫外光只占到總光強(qiáng)的5%左右，占光強(qiáng)大部分的可見光部分沒有得到充分的利用。Bi2WO6是具有可見光響應(yīng)的半導(dǎo)體光催化劑。另外，在光照的過程中扮#06也存在電子-空穴對復(fù)合率高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種暴露面{001}Ti02/Bi2W0d9光催化材料的制備方法，提高其光催化活性。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明(I)將鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水?dāng)嚢韬?，加入反?yīng)釜水熱反應(yīng)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得{001}面的T12;
[0007](2)將硝酸鉍和鎢酸鈉加入去離子水中攪拌，攪拌的過程中緩慢滴入濃硝酸，繼續(xù)攪拌，形成白色Bi2WO6懸浮液；
[0008](3)將步驟⑵的懸浮液加入步驟⑴所制備得到的{001}面的T12，磁力攪拌后加入反應(yīng)釜水熱反應(yīng)后，用去離子水反復(fù)清洗獲得打02作1#06復(fù)合材料；
[0009](4)將步驟(3)所制備的Ti02/Bi2W06復(fù)合材料在300?400°C下煅燒2?4h，即獲得所需的{001}面的Ti02/Bi2W06光催化劑。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(I)中，鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水按體積比25:6:9混合后在器皿中攪拌8?15min后，加入反應(yīng)釜在150?250°C下水熱反應(yīng)20?30小時(shí)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得{001}面的Ti02。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(I)中，鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水在塑料器皿中攪拌。避免氫氟酸腐蝕玻璃器皿。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(2)中，硝酸鉍和鎢酸鈉按摩爾比2:1加入10ml去離子水，加入濃硫酸的量為1ml。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(2)中，硝酸鉍和鎢酸鈉的攪拌速率1000轉(zhuǎn) /min0
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(3)中，磁力攪拌8?15min后加入反應(yīng)釜在150?200°C下水熱反應(yīng)15?25小時(shí)。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi2WO6按照摩爾比5?1:1混合，得到不同摩爾比的Ti02/Bi2W06復(fù)合材料。
[0016]所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi 2W06按照摩爾比5:1混合。
[0017]所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi 2W06按照摩爾比2:1混合。
[0018]所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi 2W06按照摩爾比1:1混合。
[0019]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明采用水熱法制備{001}面的T12/81#06復(fù)合材料，在光催化的過程中充分利用太陽光的紫外和可見光部分，另外，T12/Bi2WO6B成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，可以有效的分離電子-空穴對，提供氧化還原性，降低其復(fù)合概率，從而提高其光催化活性。
【附圖說明】
[0020]圖1是制備的{001}面1102和T1 2/Bi2W06復(fù)合材料的XRD圖；
[0021]圖2是制備的{001}面T1jP T1 2/Bi2W06復(fù)合材料的SEM圖和TEM圖；
[0022]圖3是Ti02/Bi2W06S 5:1的復(fù)合材料和商用P25對甲基橙溶液的光催化結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例利用水熱法制備{001}面的Ti02/Bi2W0f^催化劑，具體過程如下:
[0026](I)將25ml的鈦酸四丁酯(C16H3604Ti)、6ml的氫氟酸(HF)和9ml的去離子水(H2O)在塑料器皿中攪拌1min后，加入50ml的反應(yīng)釜在200°C下水熱反應(yīng)24小時(shí)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得{001}面的T12;
[0027](2)將 6mmol 的硝酸鉍(Bi(NO3)3.5H20)和 3mmol 的鎢酸鈉(Na2WO4.2H20)加入10ml的去離子水中攪拌(攪拌速率1000轉(zhuǎn)/min)，攪拌的過程中緩慢滴入Iml濃硝酸(HNO3)，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，形成白色懸浮液；
[0028](3)取1/3體積的步驟⑵制得的白色懸浮液，加入5mmol由步驟⑴所制備的{001}面的T12，磁力攪拌1min后加入50ml的反應(yīng)釜在180°C下水熱反應(yīng)20小時(shí)后，用去離子水反復(fù)清洗獲得打02/81#06復(fù)合材料；
[0029](4)將步驟(3)所制備的Ti02/Bi2W06復(fù)合材料在300?400°C下煅燒2?4h，即獲得所需的{001}面的Ti02/Bi2W06光催化劑。
[0030]實(shí)施例2
[0031]本實(shí)施例中，在步驟(3)中，取1/3體積的步驟(2)制得的白色懸浮液，加入2mmol由步驟(I)所制備的{001}面的T12，磁力攪拌1min后加入50ml的反應(yīng)釜在180°C下水熱反應(yīng)20小時(shí)后，用去離子水反復(fù)清洗獲得Ti02/Bi2W06復(fù)合材料。
[0032]其他實(shí)施方式和實(shí)施例1相同。
[0033]實(shí)施例3
[0034]本實(shí)施例中，在步驟(3)中，取1/3體積的步驟⑵制得的白色懸浮液，加入Immol由步驟(I)所制備的{001}面的T12，磁力攪拌1min后加入50ml的反應(yīng)釜在180°C下水熱反應(yīng)20小時(shí)后，用去離子水反復(fù)清洗獲得Ti02/Bi2W06復(fù)合材料。
[0035]其他實(shí)施方式和實(shí)施例1相同。
[0036]將上述實(shí)施例1?3制得的光催化劑進(jìn)行XRD檢測，結(jié)果如圖1所示，其中(a)為純{001} M T12; (b)T1 2:Bi 2W06= 5:1(摩爾比)；(c)T12iBi2WO6= 2:1(摩爾比)；(d)Ti02:Bi 2W06= 1:1(摩爾比);(e)Bi2TO60
[0037]將上述實(shí)施例1?3制得的光催化劑進(jìn)行SEM和TEM檢測，如圖2所示，(a)為{001}面T12，從圖中可以看出，樣品為尺寸約10nm的薄片狀；(b)和(C)T12=Bi2WOf^U為5:1和2:1的SEM圖(摩爾比)；從圖中可以看出隨著Bi2WO6比例的增加，1102被一起組裝成Ti02/Bi2W06納米花；(d)為Ti02/Bi2W06復(fù)合材料的TEM圖，可以看出形成了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0038]圖3為光催化效率最高的Ti02:Bi2W06為5:1的T1yBi2WOf^合材料和商用P25對甲基橙溶液的光催化結(jié)果。從結(jié)果可以看出，經(jīng)過半個(gè)小時(shí)暗室吸附實(shí)驗(yàn)，兩種樣品對甲基橙的吸附均可忽略不計(jì)，經(jīng)過90分鐘的光催化實(shí)驗(yàn)，Ti02/Bi2W0#P P25的光催化效率分別為 99.1%和 67.5%o
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水?dāng)嚢韬?，加入反?yīng)釜水熱反應(yīng)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得{001}面的T12; (2)將硝酸鉍和鎢酸鈉加入去離子水中攪拌，攪拌的過程中緩慢滴入濃硝酸，繼續(xù)攪拌，形成白色Bi2WO6懸浮液； (3)將步驟(2)的懸浮液加入步驟(I)所制備得到的{001}面的T12,磁力攪拌后加入反應(yīng)釜水熱反應(yīng)后，用去離子水反復(fù)清洗獲得打02作1#06復(fù)合材料； (4)將步驟(3)所制備的Ti02/Bi2W06復(fù)合材料在300?400°C下煅燒2?4h，即獲得所需的1001}面的Ti02/Bi2W06光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水按體積比25:6:9混合后在器皿中攪拌8?15min后，加入反應(yīng)釜在150?250°C下水熱反應(yīng)20?30小時(shí)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得1001}面的Ti02。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水在塑料器皿中攪拌。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，硝酸鉍和鎢酸鈉按摩爾比2:1加入10ml去離子水，加入濃硫酸的量為1ml。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，硝酸鉍和鎢酸鈉的攪拌速率1000轉(zhuǎn)/min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，磁力攪拌8?15min后加入反應(yīng)釜在150?200°C下水熱反應(yīng)15?25小時(shí)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi2WO6按照摩爾比5?1:1混合，得到不同摩爾比的Ti02/Bi2W06復(fù)合材料。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種暴露面{001}T1 2/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi2WO6按照摩爾比5:1混合。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種暴露面{001}T1 2/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi2WO6按照摩爾比2:1混合。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種暴露面{001}Ti02/Bi2W06的光催化材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，將步驟(I)制得的{001}面的T12與步驟(2)的Bi2WO6按照摩爾比1:1混合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種暴露面{001}TiO2/Bi2WO6的光催化材料的制備方法，將鈦酸四丁酯、氫氟酸和去離子水在器皿中攪拌，加入反應(yīng)釜水熱反應(yīng)小時(shí)后，去離子水反復(fù)清洗后烘干獲得{001}面的TiO2；將硝酸鉍和鎢酸鈉加入中攪拌，攪拌的過程中緩慢滴入濃硝酸,繼續(xù)攪拌，形成白色Bi2WO6懸浮液；將懸浮液加入制備得到的{001}面的TiO2，磁力攪拌后加入反應(yīng)釜水熱反應(yīng)，用去離子水反復(fù)清洗獲得TiO2/Bi2WO6復(fù)合材料；將制備的TiO2/Bi2WO6復(fù)合材料在煅燒，即獲得所需的{001}面的TiO2/Bi2WO6光催化劑。本發(fā)明采用水熱法制備{001}面的TiO2/Bi2WO6復(fù)合材料，在光催化的過程中充分利用太陽光的紫外和可見光部分，另外，TiO2/Bi2WO6形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，可以有效的分離電子-空穴對，提供氧化還原性，降低其復(fù)合概率，從而提高其光催化活性。
【IPC分類】B01J23/31
【公開號】CN105214648
【申請?zhí)枴緾N201510760705
【發(fā)明人】李洋, 任萍, 汪鵬生, 楊雯青, 徐慷
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月9日