[发明专利]一种海泡石负载卟啉敏化Bi2WO6可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于负载型半导体材料的制备技术领域，具体涉及一种海泡石负载卟啉敏化Bi₂WO₆光催化复合材料。

背景技术

水污染严重威胁人类健康和生态环境。传统物理、化学和生物降解水处理技术对废水的净化效果不理想且存在二次污染和处理时间长的缺点，因此，亟待发展高效绿色的水污染治理技术。二氧化钛光催化降解废水技术具有降解率高、廉价、无毒、化学稳定性好等优点。然而，由于二氧化钛禁带较宽(3.2 ev)，只能利用太阳光中的紫外光，导致对太阳能的利用效率低。

钨酸铋（Bi₂WO₆）是一种具有层状结构的窄禁带宽度半导体（禁带宽度：2.69 ev），可以有效利用太阳光中的大部分能量且性能稳定，应用更广泛。但是，纯Bi₂WO₆光催化剂入射光利用率低和光生电子-空穴复合率较高，对有机废水的降解效率并不理想。现有改性技术主要包括半导体复合、离子掺杂、表面修饰和敏化等方法，目的是降低光催化剂禁带宽度、抑制光生电子-空穴复合。例如：CN 102500390A公开一种氧化铁/钨酸铋复合光催化剂的制备方法，CN 102513096 A公开了一种Mo、F共掺杂的可见光响应钨酸铋光催化剂及其制备方法。半导体复合法的制备工艺相对较复杂。离子掺杂法采用成本较高的贵金属离子掺杂或有毒的Co³⁺。敏化改性法是一种工艺简单的方法，主要原理是利用具有良好光吸收性能的敏化剂吸收光子形成激发态并将激发态电子传递给光催化剂的导带，H₂O或O₂俘获电子后形成•O₂^-和•OH等强氧化性自由基，降解废水中的有机物。因此，敏化剂可以提高可见光响应并且保持光催化剂的氧化电势。

同时，在光催化降解有机废水过程中，通过多孔载体负载光催化剂有利于提高光催化剂表面对有机污染物的吸附能力和分离催化剂颗粒。例如：CN104383915A公开一种负载型Bi₂WO₆-TiO₂/泡沫金属光催化剂的制备方法，所用的载体为泡沫镍。

发明内容

本发明目的是解决纯Bi₂WO₆光催化剂入射光利用率低、光生电子-空穴复合率较高及有机物降解率低的问题，提供一种海泡石负载卟啉敏化Bi₂WO₆可见光催化剂的制备方法。本发明以改性海泡石为光催化剂载体，卟啉为敏化剂修饰Bi₂WO₆可见光催化剂。通过卟啉敏化提高Bi₂WO₆对于太阳能的利用率。相对其它敏化染料而言，卟啉具有强捕光性能，有利于提高复合光催化的可见光利用率。同时，通过比表面积大、性能稳定的改性海泡石负载促进Bi₂WO₆复合光催化剂对污染物分子的吸附和富集作用。

本发明的技术方案为：

一种海泡石负载卟啉敏化Bi₂WO₆可见光催化剂的制备方法，以改性海泡石为载体，卟啉为敏化剂修饰Bi₂WO₆，得到海泡石负载卟啉敏化Bi₂WO₆可见光催化剂；具体包括如下步骤：

（1）分别以Na₂WO₄·2H₂O和Bi(NO₃)₃·5H₂O为W源和Bi源，将两者加入乙醇溶液中，然后加入改性海泡石充分混合，按化学计量比加入卟啉，室温下搅拌2~15小时，然后转入水热釜中，140-180℃反应16~48h；

（2）反应结束后自然冷却至室温，过滤并用无水乙醇和去离子水分别洗涤2~5次，真空干燥，制得海泡石负载卟啉敏化Bi₂WO₆可见光催化剂。

进一步地，所述的卟啉优选金属卟啉，金属卟啉中的配位金属离子优选Co、Mg或Zn等金属离子；卟啉的吡咯环上的取代基团优选甲基、甲氧基或羟基等。