[发明专利]一种钨酸铋的形貌结构调控方法及其产物与用途

说明书

本发明提供了一种钨酸铋的形貌结构调控方法及其产物与用途，通过将不同质量的聚乙烯吡咯烷酮和硝酸铋溶解于醇或水中制得溶液，将钨酸钠溶解于醇或水中制得溶液；在磁力搅拌的作用下，将钨酸钠溶液缓慢滴加到聚乙烯吡咯烷酮和硝酸铋溶液中，搅拌均匀制得混合溶液；将所得混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬高压反应釜进行水热反应，控制温度160℃~180℃，干燥处理。所得产物钨酸铋为5.9~17.9nm粒状晶体或25.8~50.9nm片状晶体。将其用于光催化降解挥发性有机物，其光催化降解效率显著高于未加入聚乙烯吡咯烷酮制得的钨酸铋。

技术领域

本发明属于化工催化技术领域，涉及一种Bi₂WO₆的形貌结构调控方法及其产物与用途。

背景技术

近年来，半导体光催化材料在环境净化、污染物处理方面引起了广泛关注。半导体材料在被能量大于等于其禁带宽度的光子激发下，产生激发态的光生电子与光生空穴并迁移到半导体表面，与吸附在半导体表面的挥发性有机物（VOCs）发生氧化还原反应，将其氧化降解成CO₂、H₂O等无机小分子。钨酸铋（Bi₂WO₆）是层状Aurivillius相氧化物半导体，由[WO₆]^2-和[Bi₂O₂]²⁺层交替组成，其禁带宽度较窄（约2.7eV），易于被激发，层状结构可以加速光生电子-空穴的分离，而且光稳定性良好、无毒性。钨酸铋自身特殊的电子结构和良好的光电特性使其成为极具前景的半导体光催化材料。

Bi₂WO₆的光催化活性受其结构、结晶度、粒径等因素影响。Kudo等人采用的高温固相法制备的Bi₂WO₆，发现其粒径很大，材料的催化活性并不理想。为了提高Bi₂WO₆的催化活性，研究人员开发出了很多其他的制备方法，如水热法、溶胶-凝胶法、溶剂热法等，还对制备过程中表面活性剂进行了研究，如十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。通过制备方法与表面活性剂调节Bi₂WO₆的形貌结构，进而达到调节Bi₂WO₆的光催化效率的目的。

发明内容

本发明的目的为提供了一种钨酸铋的形貌结构调控方法及其产物与用途，通过制备方法中的溶剂种类和表面活性剂用量的调节制备不同形貌结构的Bi₂WO₆，用于光催化降解VOCs。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种Bi₂WO₆的形貌结构调控方法，包括以下步骤：

（1）将PVP和硝酸铋溶解于醇或水中制得溶液；将钨酸钠溶解于醇或水中制得溶液；

（2）在磁力搅拌的作用下，将钨酸钠溶液缓慢的滴加到PVP和硝酸铋溶液中，搅拌均匀制得混合溶液；

（3）将步骤（2）所得混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬高压反应釜，进行水热反应，控制温度160℃~180℃，反应结束后离心洗涤，所得产物干燥处理。

优选的，所述步骤（1）中PVP的加入量为硝酸铋质量的0%~57.3%。

优选的，所述步骤（1）中溶剂为水时，PVP的加入量为硝酸铋质量的0%~57.3%；溶剂为醇时，PVP的加入量为硝酸铋质量的0%~1.3%。

优选的，所述步骤（1）中溶剂为水时，PVP的加入量为硝酸铋质量的28.7%；溶剂为醇时，PVP的加入量为硝酸铋质量的1%。

优选的，所述步骤（2）中钨酸钠溶液的滴加速率为20~30滴/min；混合溶液中的钨酸钠与硝酸铋的摩尔比为1：2。