[发明专利]一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法及其应用，属于光催化材料技术领域。本发明在制备非晶钨酸铋材料时，先将铋源、钨源和葡萄糖加入到醇溶液中进行恒温磁力搅拌，将搅拌后的混合液倒入反应釜进行高温高压反应，反应完成后再进行洗涤和干燥，得到非晶钨酸铋光催化材料。本发明有效解决了现有技术中钨酸铋材料光生载流子复合率高，光腐蚀严重等问题，提高了其光催化效率，也在一定程度上弥补了国内外关于非晶钨酸铋材料研究的空白。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法及其应用。

背景技术

随着21世纪的到来，现代先进科学技术和经济的高速发展，人们的生活水平也在不断的提高，人类享受科技发展带来高品质生活的同时，也面临着环境污染和能源枯竭等两大问题。为了解决这个问题，人们开发了多种方法。其中太阳能作为一种具有丰富、廉价和清洁等特点的可再生能源，资源潜力大，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。而光催化技术因其可直接利用太阳能在室温下发生反应，例如通过光催化裂解水的方法制备氢气并有效的利用氢能源，通过光催化降解水中的有害污染物以及合理的使用光催化表面自清洁技术等，这些都将为我们的未来提供一个绿色健康的生存环境，由此可知，光催化技术在能源和环境领域有着重要应用前景。

在许多可见光响应的光催化材料中，铋系光催化剂由于其较低的带隙，适宜的禁带宽度，高化学稳定性和催化活性，而被视为最有望替代TiO₂的窄带隙半导体之一。其独特的层堆叠异质结构，可以有效促进光催化中载流子的迁移，从而提升光催化剂的活性和稳定性，是较为有应用前景的光催化剂之一，如今己逐渐成为相关领域学者们的研究热点。铋系光催化剂中，钨酸铋由于其无毒性，可见光辐射下光催化的高量子产率以及独特的层状结构(由WO₄^2-层和[Bi₂O₂]²⁺层沿[100]晶面交互堆叠而成的三明治结构)等良好的特性，在光催化领域受到研究人员的广泛关注。然而单一的Bi₂WO₆光催化剂由于比表面积低，载流子复合率高等问题，光催化活性并不高，为此，深入探究半导体催化剂的光催化机理并尝试不同手段对其改性以提高其光催化活性是众多科研工作者的共同目标。

目前许多传统的改性手段如形貌调控、离子掺杂、半导体复合、缺陷构造等已被应用到改善钨酸铋光催化性能的研究中，已取得一定成效，但因其光生电子和空穴对复合率高，光腐蚀严重，导致其光催化效率还达不到实际应用要求。因此，寻找新的改性手段提高电子空穴对的利用率，增强其光催化性能，依旧是近期研究的热点。

相比于传统改性手段，改变材料的原子排列结构使材料非晶化，是近年来的一种新型改性手段。自1972年光催化技术的兴起以来，国内外关于光催化剂的研究就集中在晶体材料上，而非晶材料鲜有人问津。国内外目前关于非晶钨酸铋纳米光催化材料的研究依然是空白，在某种程度上来说，这是一个全新的尝试。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法及其应用，通过简单的水热法制备了非晶钨酸铋光催化材料，制备过程简单可控，提高了光催化效率，有效解决了现有技术中光生载流子复合率高、光腐蚀严重等问题，也在一定程度上弥补了非晶钨酸铋材料研究的空白。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

技术方案一：一种非晶钨酸铋光催化材料制备方法，包括以下步骤：

将铋源、钨源和葡萄糖混合后加入醇溶液中，在0-75℃(优选室温)、转速为300-500r/min条件下搅拌30-60min，得到A液；将A液加入到反应釜中，在120-160℃下保温12-24h，先后用去离子水和无水乙醇交替洗涤3-5次，最后在50-70℃下干燥12-24h，得到非晶钨酸铋光催化材料。

进一步地，所述铋源为五水合硝酸铋、次硝酸铋、氯化铋、次碳酸铋、钼酸铋中的任意一种。