[发明专利]钴修饰的钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及制备方法和用途，尤其是一种钴修饰的钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

全球范围的环境污染问题制约着人类文明前进的步伐，而环境有机污染物的消除更需要消耗大量的能源，这给日益枯竭的能源提出了严峻的挑战。使用光催化技术降解环境污染物具有能耗低、反应条件温和、操作简便、可减少二次污染等突出的优点而日益受到了人们的重视。近年来，大量的研究表明，几乎所有的有机污染物都能被半导体光催化有效地降解、脱色、去毒、矿化为无机小分子物质，从而消除对环境的污染和危害。目前，虽然半导体光催化技术在降解水及空气中难降解的有机污染物方面取得了一定的研究成果，却由于传统的半导体光催化剂TiO₂、ZnO等的禁带宽度较大，只能吸收利用紫外光，对太阳光的利用率低，严重地阻碍了光催化技术的实际应用。为此，人们试图研发新的光催化降解材料来解决上述难题，如在2008年出版的国外期刊催化通讯第9卷第1247～1253页《Co₃O₄/Bi₂WO₆复合物在可见光下光催化降解亚甲基蓝》(Photocatalytic degradation of methylene blue over Co₃O₄/Bi₂WO₆ composite under visible light irradiation，Catalysis Communicat ions 2008，9(6)：1247-1253)中就对其作了介绍。该文公开的Co₃O₄/Bi₂WO₆复合物具有可见光催化性能，制备过程为对原料硝酸铋和钨酸钠使用水热法获得钨酸铋粉末后，将其加入到硝酸钴水溶液中进行浸渍，干燥后再对浸渍有硝酸钴的钨酸铋粉末进行煅烧，得到最终产物Co₃O₄/Bi₂WO₆复合物。然而，无论是复合物，还是其制备方法，都存在着欠缺之处，首先，仅公开了最终产物的光催化性能，而未公开其具体的形貌特征；其次，制备方法中原料的加入顺序欠妥，且也未使用表面活性剂，从而使最终产物难以具有易发挥光催化降解功效的形貌。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种钨酸铋纳米片上修饰有纳米钴氧化物颗粒的钴修饰的钨酸铋复合光催化剂。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述钴修饰的钨酸铋复合光催化剂的制备方法。

本发明要解决的还有一个技术问题为提供一种钴修饰的钨酸铋复合光催化剂的用途。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：钴修饰的钨酸铋复合光催化剂由钨酸铋和钴氧化物组成，特别是，

所述钨酸铋为颗粒状，所述颗粒状钨酸铋的粒径为0.5～3μm，其由钨酸铋片簇构成；

所述钨酸铋片的片长为30～100nm、片厚为5～10nm；

所述钨酸铋片上修饰有钴氧化物颗粒，所述钴氧化物颗粒的粒径为10～100nm；

所述由其上修饰有钴氧化物的钨酸铋片簇构成的钨酸铋颗粒的比表面积为5～20m²/g。

作为钴修饰的钨酸铋复合光催化剂的进一步改进，所述的钨酸铋与钴氧化物之间的质量比为1000∶1～100。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述钴修饰的钨酸铋复合光催化剂的制备方法包括水热法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先按照硝酸铋与硝酸之间的质量比为3～5∶1的比例将硝酸铋加入浓度为1～4mol/L的硝酸溶液中搅拌至少30min，得到硝酸铋溶液，再按照钨酸钠与去离子水之间的质量比为30～50∶1的比例将钨酸钠加入去离子水中搅拌均匀，得到钨酸钠溶液，接着，先将十六烷基三甲基溴化铵加入钨酸钠溶液中搅拌均匀，得到混合溶液，其中，混合溶液中的钨酸钠与十六烷基三甲基溴化铵之间的质量比为1.4～1.8∶1，再将硝酸铋溶液加入混合溶液中，得到前躯体溶液，其中，前躯体溶液中的硝酸铋与钨酸钠之间的质量比为2.8～3.2∶1，随后，先将前躯体溶液置于密闭状态，于温度为160～180℃下保温20～24h，再待其自然冷却至室温后，经离心、洗涤和干燥的处理，得到钨酸铋粉末；