[发明专利]一种沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料及其制备方法，属于新型功能材料领域。本发明以沸石分子筛为基底，在沸石分子筛表面生成纳米钼酸铋粒子，从而构成一种具有可见光催化性能的新型材料。

背景技术

近年来，半导体光催化技术已成为光化学领域及环境保护领域中的研究热点之一，氧化物半导体光催化技术作为半导体催化技术中的一个门类，由于对多种有机物具有明显的降解效果，因而有着更为广阔的应用前景。

1972年，Fujishima等报道了在光电池中，光辐射二氧化钛(TiO₂)时可持续发生水的氧化还原反应，这个特性引起了环保领域科研工作者的极大兴趣，从此开创了半导体光催化技术的新纪元。TiO₂虽具有光催化活性高、氧化能力强、无毒、化学稳定性好、价廉等优点，但是，其必须在紫外光的照射下，才能很好的发挥光催化功能，因此限制了其应用范围。当前TiO₂光催化剂的研究主要集中在TiO₂的掺杂改性上。

目前，在可见光下具有催化性能的新型光催化材料钼酸铋已有报道，如已见诸报道的低温熔盐合成法(Materials Chemistry and Physics，2008，110(2-3)，197-200)；微波水热合成法(Materials Chemistry and Physics，2008，110(2-3)，332-336)；回流合成法(J.Phys.Chem.B，2006，110(36)，17790-17797)和预超声-水热合成法(中国发明专利CN200810023411.7)等。但是，不论哪种合成方法，都希望得到颗粒更小的钼酸铋粒子，以增加其表面积，提高光催化效率，但钼酸铋粒子减小到纳米尺寸后，稳定性下降，纳米之间容易发生团聚，同时还存在钼酸铋纳米粒子难以回收再利用等问题。

发明内容

本发明提供一种沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料及其制备方法，目的是解决现有技术合成的光催化材料钼酸铋颗粒较大、比表面积小、稳定性差和难以回收再利用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料，以沸石分子筛为载体，钼酸铋纳米粒子负载在所述沸石分子筛的表面；所述沸石分子筛选择8氧元环孔道结构、10氧元环孔道结构或者12氧元环孔道结构，并且硅铝比小于或等于30的天然或者合成沸石分子筛。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料的制备方法，由下列原料和操作步骤制成：

(1)、原料

①、沸石分子筛：选择8氧元环孔道结构、10氧元环孔道结构或者12氧元环孔道结构，并且硅铝比小于或等于30的天然或合成沸石分子筛；

②、铋盐溶液：将可溶性铋盐溶解在去离子水中，配成浓度为1～5mol/L的铋盐溶液；所述可溶性铋盐选择氟化铋、氯化铋、溴化铋、碘化铋、硝酸铋和硫酸铋中的一种；

③、钼酸盐溶液：将可溶性钼酸盐溶解在去离子水中配成钼酸盐溶液；所述可溶性钼酸盐选择钼酸氨、钼酸钠和钼酸钾中的一种；

(2)、操作步骤

步骤一、按照可溶性铋盐与沸石分子筛之间0.1～1∶1的质量比，将所述沸石分子筛浸渍在所述铋盐溶液中，使可溶性铋盐与沸石分子筛发生离子交换反应后得到含铋的沸石分子筛液；

步骤二、按照铋元素与钼元素两者之间2∶1的摩尔比，向步骤一中含铋的沸石分子筛液中加入所述钼酸盐溶液，用氨水调节pH值至4～7，同时对其进行加热和搅拌，使钼酸根离子与铋离子充分反应生成钼酸铋得到生成物；

步骤三、将步骤二得到的生成物进行离心分离，得到沉淀物；

步骤四、用去离子水洗涤步骤三得到的沉淀物，去除没有参加反应的可溶性盐，得到湿基沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料；

步骤五、将步骤四得到的湿基沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料，在烘干温度为120℃～400℃的条件下烘干后，最终获得沸石基纳米钼酸铋可见光催化材料。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述沸石分子筛的硅铝比小于或等于15。

2、上述方案中，所述沸石分子筛的硅铝比小于或等于10。

3、上述方案中，所述8氧元环孔道结构的沸石分子筛采用A型沸石；所述10氧元环孔道结构的沸石分子筛选用MFI、TON、FER和STI沸石中的一种；

国际代号         商品代号     来源

MFI              ZSM-5       合成