[发明专利]一种钨酸铋-钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，特别涉及一种钨酸铋-钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

环境和能源已经成为当今社会的两大主题。半导体光催化技术不仅能够利用太阳能修复受污染的环境，还能有效地将太阳能转化为电能和氢能等清洁能源。提高光催化剂的能效和活性是该领域的关键科学问题之一。单组分的光催化剂很难有效地同时利用紫外光和可见光，并且光生载流子复合几率高，这就限制了其催化活性。研究表明，两种半导体结合形成异质结，有利于光生载流子的分离，是提高光催化活性的有效方法。

Bi₂WO₆是具有层状结构的Aurivillius型最简单的氧化物之一，拥有合适的禁带宽度，能被可见光激发并具有一定的催化活性。1999年，Kudo等首次报道了利用Bi₂WO₆在硝酸银水溶液中成功光解水产生氧气。随后，Tang等发现在可见光下Bi₂WO₆能够有效地降解乙醛和氯仿等有害物质。但是由于Bi₂WO₆电子-空穴对迁移慢、易复合，其活性相对较低。因此，提高Bi₂WO₆的可见光光催化活性尤为重要。目前，大量的工作主要集中在外来元素掺杂Bi₂WO₆以及与其形成复合物。

Bi₂MoO₆有与Bi₂WO₆极其相似的层状结构，但电子结构不同。与Bi₂WO₆相比(Eg＝2.94)，Bi₂MoO₆的能隙较小(Eg＝2.72)，能够捕获更多的阳光，然而光催化活性却不如Bi₂WO₆。如果将两者整合在一起，会产生什么样的效果呢？于是Bi₂Mo_xW_1-xO₆固溶体诞生了，其带隙介于两者之间。朱永法和Rangel等分别合成了Bi₂Mo_xW_1-xO₆固溶体，Bi₂Mo_0.25W_0.75O₆表现出比纯Bi₂WO₆更强的催化活性。然而，Bi₂WO₆与Bi₂MoO₆之间形成异质结鲜见报道。

发明内容

本发明提供了一种可见光响应型Bi₂WO₆/Bi₂MoO₆异质结复合光催化材料及其制备方法。解决了单一的钨酸铋和钼酸铋可见光催化活性不高和光生载流子分离难的问题，复合光催化剂表现出较高的可见光光催化活性和稳定性。

一种可见光响应型Bi₂WO₆/Bi₂MoO₆异质结光催化材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，制备钨酸铋

将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在乙二醇中形成溶液A；Na₂WO₄·2H₂O溶解在蒸馏水中形成溶液B。磁力搅拌下将溶液B缓慢滴加到溶液A中。继续搅拌1h后，将其转移至100mL聚四氟乙烯内衬高压反应釜中水热反应，反应结束后，自然冷却到室温。离心分离，洗涤，真空干燥得到粉末状Bi₂WO₆。

步骤2，制备钨酸铋--钼酸铋异质结光催化材料

将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶解在乙二醇中，然后将步骤1得到的钨酸铋分散在其中，搅拌混合均匀。然后，缓慢逐滴加入Na₂MoO₄·2H₂O水溶液，滴加完毕继续搅拌1h后，将其转移至100mL聚四氟乙烯内衬高压反应釜中水热反应，反应结束后，自然冷却到室温。离心分离，洗涤，真空干燥，得到钨酸铋-钼酸铋异质结光催化材料。