[发明专利]一种具有光催化降解亚甲基蓝的木质素碳/钨酸铋新型复合材料及其制备方法

说明书

一种具有光催化降解亚甲基蓝的木质素碳/钨酸铋新型复合材料及其制备方法，涉及一种具有光催化降解亚甲基蓝的木质素碳/钨酸铋新型复合材料及其制备方法。本发明公开一种木质素碳/钨酸铋新型复合材料的制备方法，目的在于发现了一种新型复合材料从而提供一种木质素碳/钨酸铋新型复合材料的制备方法。并且对该复合材料进行了光催化性能的研究。研究表明，该复合材料对亚甲基蓝的光催化降解效率在2.5 h之后可达99.1%，是单独钨酸铋的1.1倍。

技术领域

本发明涉及一种具有光催化降解亚甲基蓝的木质素碳/钨酸铋新型复合材料及其制备方法。

背景技术

在人类社会的长期发展中，环境污染不仅威胁公众健康，而且也是我国水质安全面临的主要问题。在人们的生产活动中，如制革、纺纱、印染、加工塑料等行业中，会产生大量的带有有机染料(如亚甲基蓝)的工业废水，导致水污染，从而使水中的动植物基因发生突变；于人类而言，即使在很低的浓度下也会使我们的身体健康安全受到很大的威胁，例如人体发生畸变、基因突变、患癌等。因此，为了治理环境污染问题人们发现了许多关于水中污染物的去除技术，例如化学沉淀法、离子交换法、生物处理法、吸附法以及光催化降解等。其中对于光催化降解来说，高效的光催化剂对水中有机污染物的去除是有效的，并且由于其成本低、效率高而受到人们的广泛关注。故开发高效、可见光驱动的光催化降解催化剂是光催化降解领域的一个独特驱动力。

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种典型的n型半导体，其禁带宽度为2.75eV。它是由Bi₂O₂²⁺层和WO₄^2-层沿着c轴交替组成的钙钛矿片层结构，属于斜方晶系。它所具有的层状结构使其具有独特的物理和化学性质，从而在铁电压电、催化等领域具有广泛的应用。尤其是在光催化方面，Bi₂WO₆作为一种新型的光催化材料，因其具有较窄的带隙、较高的光化学稳定性、较强的氧化能力以及制作成本低、在可见光照射下容易被激发，对太阳能的利用率高，高效的有机物降解能力和较高的催化活性等优点而备受研究者的关注。

此外，工业木质素是造纸和生物炼制工业的主要副产品，年产量约为5000万吨，由于其化学结构复杂、分离难度和成本较高，其高值化利用率非常低，故而，大多数木质素没有得到有效的回收利用，直接被排入水体，从而造成了水环境的严重污染。因此，工业木质素的高价值应用对资源循环利用、环境保护和新材料开发具有重要意义。本发明是对碱木质素进行新材料的开发，合成了一种新型木质素碳/钨酸铋(LC/Bi₂WO₆)复合材料，并且对其进行了光催化性能的研究，研究发现该复合材料对亚甲基蓝的光降解效率在2.5h之后可达99.1％，是单独钨酸铋的1.1倍。

发明内容

本发明的目的在于发现了一种具有光催化降解亚甲基蓝的LC/Bi₂WO₆新型复合材料及其制备方法，从而提供一种LC/Bi₂WO₆新型复合材料的制备方法。该方法制备过程简单有效，试剂消耗少且产率高。

本发明提供的一种LC/Bi₂WO₆新型复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

(1)碱木质素的活化，以碱木质素为碳源对其进行活化，在搅拌条件下将一定量的碱木质素溶解于氢氧化钠溶液中，再加入一定量三甲基氯化铵，升高温度，并且加热搅拌一段时间，之后将产品放入透析袋进行透析直至中性，干燥并且进行研磨得季铵化碱木质素粉末。

步骤(1)中所述的碱木质素的加入量为10g；

步骤(1)所述的氢氧化钠溶液的质量分数为20％；

步骤(1)所述的三甲基氯化铵的加入量为9g；

步骤(1)所述的升温温度为85℃±5℃。