[发明专利]一种通过调节pH制备高效可见光催化活性Bi2WO6的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备以及环境污染治理领域，特别涉及一种具有高催化活性的光催化剂的方法。

背景技术

纳米技术作为一种极具潜力的水处理技术，受到了广泛的关注。其中纳米光催化氧化技术能够较为有效地降解水中多种有机污染物，而且具有降解速度快、应用范围广等特点。

TiO₂以其无毒、化学稳定性好、氧化能力强、无二次污染等优点成为理想的催化剂，TiO₂在降解水中难去除有机污染物的方面已经有大量的研究。但TiO₂禁带宽度为3.2ev，仅能吸收的波长小于387nm的紫外光，这部分紫外光在太阳光谱中仅占4％-6％，太阳光利用率低。

提高催化剂对太阳光的利用率，主要从两方面着手：一是对TiO₂进行改性；二是研究新型可见光催化材料。TiO₂的改性虽然使得光催化剂在可见区有了一定的响应，但是这往往以牺牲TiO₂的紫外光活性为代价的，寻求廉价、环境友好并具有高性能的可见光光催化材料将是光催化技术研究的趋势。

近来，科学家们发现了一系列具有光响应的钨酸盐光催化剂，如钨酸铋，钨酸锌，钨酸银等。钨酸盐等半导体材料，因其特有的结构和物理化学性质，日益受到人们的重视，研究十分活跃。系统地研究钨酸盐等半导体材料体系的发光特性与晶体结构的关系、形貌与光催化间的关系，可为新型发光材料和光催化材料的设计开发提供理论依据。研究表明，Bi₂WO₆在可见光照射下，能够从AgNO₃溶液中分解水得到O₂，而且能降解CHCl₃和CH₃CHO等污染物。

钨酸盐半导体的价带由金属原子的最外层6s和O2p轨道杂化而成，具有较高的氧化活性和电荷流动性；区别于掺杂的二氧化钛，钨酸盐光催化剂在可见光区有较陡峭的能带吸收边，表明它们的可见光吸收产生于其本身的带间跃迁，而非杂质能级的作用，有效地避免了杂质所形成的复合中心而降低催化效率。同时钨酸盐光催化剂含有WO₆大都具有独特的层状结构，使催化反应主要在层间空间进行，起着“二维”光催化作用。然而，研究者大多采用固相方法合成，由这种方法得到的催化剂颗粒粒径较大，比表面积小，污染物在催化剂表面的吸附较小，光催化活性不是很高。

发明内容

本发明是结合现有的钨酸铋制备技术，经过条件筛选，制备出一种粒径小、结晶度高、太阳光下催化活性高的Bi₂WO₆。

本发明的技术方案：

通过调节pH制备高效可见光催化活性Bi₂WO₆的方法，具体步骤如下：

1)将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解于HNO₃溶液中，配成溶液；

2)将Na₂WO₄·2H₂O溶解于NaOH溶液中，配成溶液；

3)移取步骤1)制得的溶液于烧杯中，在强磁力搅拌下，将步骤2)制得的溶液逐滴加入到前述烧杯中，充分混合；得到所制备催化剂的前躯体；

4)将混合液搅拌，超声均化，用HNO₃和NaOH稀溶液调节pH值，将调好pH的溶液放于反应釜中进行水热反应；

5)水热反应完成后，自然冷却至室温，离心、烘干，即得到太阳光下高催化活性的光催化剂，研磨备用。

所述步骤1)中Bi(NO₃)₃·5H₂O的溶液浓度为0.025-0.1mol/L。

所述步骤2)中Na₂WO₄·2H₂O的溶液浓度为0.025-0.1mol/L。

所述步骤4)中的pH分别为1-13。

所述步骤4)中反应釜为具有聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜。

所述步骤4)中水热反应温度为140℃，反应时间20h。

所述步骤5)中用蒸馏水和无水乙醇离心，烘干温度为120℃，4h。

所述步骤5)中研磨所用器具为玛瑙研钵。