[发明专利]一种高效光催化剂SrTiO3/Bi2WO6的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效光催化剂材料的制备及应用，尤其是用于降解有机染料 的SrTiO₃/Bi₂WO₆高效光催化剂材料的制备方法及其在可见光下对罗丹明B或 具有与其相似的显色基团的有机染料的高效降解。

背景技术

近年来经济飞速发展，但是能源与环境问题却日益突出，而且废水污染已经 成为最严重的环境污染之一，一些工业废水中含有大量的有机染料，这些废水中 含有的毒性芳香烃中间产物具有致癌性，这对人类的健康生活是极大的威胁。传 统的水处理方法，如物理吸附和膜技术絮凝沉淀等，只是将污染物富集并转移， 没有彻底地进行降解，然而光催化技术能通过化学氧化的方法将有机物彻底分解。 光催化是一种环境友好的技术，对于人类的可持续发展具有非常重要的意义。

半导体催化剂具有极强的氧化性，可以通过与有机染料分子的氧化还原反应， 使其完全降解。光催化技术可以充分利用日常生活中随处可见的太阳能和空气中 的氧气为反应原料，既清洁又廉价易得。其中Bi₂WO₆半导体具有良好的物理性 能和热稳定性，以及较强的抗光腐蚀性，在可见光下就具有光催化活性。因此， Bi₂WO₆可用于可见光下降解有机染料废水。

提高Bi₂WO₆的光催化性能的方法很多，如掺杂其他金属，中国专利 CN102764659A中用钴修饰Bi₂WO₆形成复合催化剂，以此来提高Bi₂WO₆的 光催化活性，然而钴是会污染环境的重金属，并且该方法需要高温焙烧且原料并 不廉价。

本发明利用二次水热法在纳米级的Bi₂WO₆表面复合少量的SrTiO₃，降低 了Bi₂WO₆中光生电子空穴对的复合几率，从而提高了Bi₂WO₆光催化降解有机 染料分子的性能。这种异质结材料制备方法简单，无需高温，不负载有害的重金 属，且不造成二次污染，是一种环境友好的催化剂。

发明内容：

技术问题：本发明的目的在于提供一种SrTiO₃/Bi₂WO₆高效光催化剂材 料的制备及应用，以有效抑制传统Bi₂WO₆光催化材料中电子空穴对的复合，从 而提高其光催化降解有机染料的效率。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种高效光催化材料 SrTiO₃/Bi₂WO₆的制备方法，所述的光催化剂为SrTiO₃和Bi₂WO₆是经过二次 水热法形成的异质结催化剂，该方法制备的Bi₂WO₆是片层状的纳米颗粒，该制 备方法包括以下步骤：

步骤1：将TiCl₄和Sr(OH)₂·8H₂O按1-5:1-10的摩尔比溶解，然后逐滴 加入11-15mL5mol/L的NaOH溶液，搅拌均匀后置于水热釜中，在120-180℃ 下加热24-48h，冷却至室温，用去离子水洗涤，真空干燥即可得到纳米级的 SrTiO₃粉末；

步骤2：为制备不同质量分数SrTiO₃的光催化材料，将已经制备好的SrTiO₃粉末，铋盐和钨酸盐按照1-10:0.5-15的摩尔比溶于去离子水中，SrTiO₃质量 分数为1-15％，超声搅拌后转移到水热釜中，在120-200℃下持续加热12-36 h；反应结束后冷却至室温，用去离子水洗涤，真空干燥即可得到高效光催化材 料SrTiO₃/Bi₂WO₆。

优选的，首次将SrTiO₃和Bi₂WO₆经过二次水热的方法形成具有高催化活 性的异质结。