一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑，該催化劑是以Bi（NO3）3?5H2O、CTAB和Na2WO4?2H2O為原料，通過一步水熱法制得含有BiOBr和Bi2O3/WO3的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑；其形貌為片狀交叉形成的菊花狀晶體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有更好的光催化能力；菊花狀晶體結(jié)構(gòu)中BiOBr和BiOBr/Bi2O3/WO3的導(dǎo)帶以及價(jià)帶呈階梯狀嵌合，光生電子遷移至BiOBr的導(dǎo)帶，光生空穴遷移至Bi2O3/WO3的價(jià)帶，可促進(jìn)光生載流子的分離；比表面積大，光響應(yīng)范圍廣，光生電子-空穴壽命長(zhǎng)，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理等領(lǐng)域。
【專利說明】一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑，該光催化材料可用于降解環(huán)境中的有機(jī)污染物。
【背景技術(shù)】
[0002]溴化氧鉍(BiOBr)是一種半導(dǎo)體納米光催化劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無毒，價(jià)廉且催化活性較好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于污水處理，染料降解和有害氣體的凈化等領(lǐng)域。目前，BiOBr光催化劑應(yīng)用的局限在于其禁帶寬度為2.85eV，對(duì)可見光吸收有限，可見光響應(yīng)較窄，且光生電子-空穴較易復(fù)合，使得其可見光催化活性不高。因此具有較高活性的光催化劑的研發(fā)就具有很大的經(jīng)濟(jì)和科研價(jià)值。
[0003]異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑由于具有獨(dú)特的可以匹配的能帶結(jié)構(gòu)，促使光生電子-空穴能夠較快分離，抑制了電子空穴對(duì)的復(fù)合，延長(zhǎng)電子空穴的壽命，使得參與光催化氧化染料的空穴增多，催化活性得到極大提高。在過去幾年里，BiOBr與多種材料復(fù)合形成高效的復(fù)合光催化材料或者通過摻雜改性提高活性，正如BiOBr/BiOI，Ag/AgBr/BiOBr,BiOBr/BOH，Bi0Br-ZnFe204以及T1-BiOBr，F(xiàn)e-BiOBr等諸多文獻(xiàn)所報(bào)道。這些科研成果在延長(zhǎng)光生電子-空穴壽命，縮小禁帶寬度以拓寬其可見光響應(yīng)范圍等方面做出貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑，該光催化劑是以簡(jiǎn)易的一步水熱法制備而得，通過改變納米顆粒結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)，使得該光催化劑對(duì)染料有較大吸附，增大光子與染料的接觸，同時(shí)改變能帶結(jié)構(gòu)，從而促使光生電子-空穴的分離，提高載流子的量子效率，提高光催化劑的活性與穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明的目的這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑，其特征在于該催化劑是以Bi (N03) 3-5H20、CTAB和Na2W04*2H20為原料，通過一步水熱法制得含有BiOBr和Bi203/W03的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑；其制備步驟是:取五水合硝酸鉍(Bi (Ν03)3.5Η20)溶于水中，室溫?cái)嚢柚列纬删蝗芤害?，另取十六烷基三甲基溴化銨CTAB和二水合鎢酸鈉(Na2W04*2H20)溶于水，室溫?cái)嚢柚列纬扇芤築 ;將溶液A以每分鐘30滴的速率緩慢滴加入溶液B中，觀察到有白色沉淀生成；混合液在室溫下快速攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯釜中10(T18(TC，經(jīng)歷8?24小時(shí)水熱反應(yīng)，自然冷卻至室溫，抽濾后，于80°C干燥12?24小時(shí)，得到所述Bi0Br/Bi203/W03復(fù)合光催化劑；其中，物料摩爾比為 Bi (N03) 3.5Η20:CTAB:Na2W04*2H20:H20=2.78:1.5:1:2。
[0006]所述光催化劑形貌為片狀交叉形成的菊花狀晶體結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明具有更好的光催化能力。菊花狀復(fù)合材料中BiOBr和Bi203/W03的導(dǎo)帶以及價(jià)帶呈階梯狀嵌合，光生電子遷移至BiOBr的導(dǎo)帶，光生空穴遷移至M203/W03的價(jià)帶，可促進(jìn)光生載流子的分離；比表面積大，光響應(yīng)范圍廣，光生電子-空穴壽命長(zhǎng)，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理等領(lǐng)域。
[0008](2)采用簡(jiǎn)易的一步水熱合成制備，制備工藝所需設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，穩(wěn)定性好。
[0009]通過在模擬可見光下催化降解染料RhB來比較催化劑的光催化活性，結(jié)果顯示，在可見光下該催化劑的光催化活性得到了大大提高；在降解10mg/L RhB染料廢水時(shí)，IOmin內(nèi)降解效率高達(dá)88%，30min內(nèi)幾乎降解完全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明復(fù)合光催化劑的X射線衍射(XRD )圖；
圖2為本發(fā)明復(fù)合光催化劑與參考例的X射線衍射(XRD)圖；
圖3為本發(fā)明復(fù)合光催化劑的紫外可見漫反射(DRS)圖；
圖4為本發(fā)明可見光催化降解RhB活性測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
國(guó)藥五水合硝酸鉍(Bi (Ν03)3.5Η20) 1.3485g溶于40ml水中，室溫?cái)嚢柚列纬删蝗芤篈，另取0.5467g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和0.3581g 二水合鎢酸鈉(Na2W04*2H20)，溶于40ml水中室溫?cái)嚢柚列纬扇芤築。將溶液A以每分鐘30滴的速率緩慢滴加入溶液B中，使反應(yīng)物摩爾比為Bi(N03)3*5H20:CTAB:Na2W04*2H20= 2.78:1.5:1?；旌弦菏覝?cái)嚢?0min后，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯釜中130°C，18小時(shí)水熱反應(yīng)，抽濾后，于80°C干燥12小時(shí)。即得Bi0Br/Bi203/W03復(fù)合光催化材料。根據(jù)圖2_c，實(shí)施例1所得樣品中含有BiOBr和Bi203/W03的特征衍射峰。
[0012]實(shí)施例2
在上述實(shí)施例1中，改變十六烷基三甲基溴化銨的使用量至1.0132g，其他條件不變。制備Bi0Br/Bi203/W03復(fù)合光催化材料。根據(jù)圖l_a，實(shí)施例2所得樣品中含有BiOBr和Bi203/W03 晶型。
[0013]實(shí)施例3
在上述實(shí)施例1中，用最佳配比(Bi (N03) 3*5H20:CTAB:Na2W04*2H20摩爾比為2.78:1.5:1)，改變水熱溫度至100°C，其他條件不變。制備Bi0Br/Bi203/W03復(fù)合光催化材料。根據(jù)圖l_b，實(shí)施例3所得樣品中含有BiOBr和Bi203/W03晶型。
[0014]實(shí)施例4
在上述實(shí)施例1中，用最佳配比(Bi (N03) 3*5H20:CTAB:Na2W04*2H20摩爾比為
2.78:1.5:1),改變水熱反應(yīng)時(shí)間8h，其他條件不變。制備Bi0Br/Bi203/W03復(fù)合光催化材料。根據(jù)圖1-C，實(shí)施例4所得樣品中含有BiOBr和Bi203/W03晶型。
[0015]參考例I
在上述實(shí)施例1中，除不加CTAB外，其他條件不變。制備M203/W03光催化劑。根據(jù)圖2-a，參考例I所得樣品為Bi203/W03晶型。
[0016]參考例2
在上述實(shí)施例1中，除不加二水合鎢酸鈉外，其他條件不變。制備BiOBr光催化劑。根據(jù)圖2-b,參考例2所得樣品為BiOBr晶型。
【權(quán)利要求】
1.一種溴化氧鉍復(fù)合光催化劑，其特征在于該催化劑是以Bi (Ν03)3.5Η20、CTAB和Na2W04*2H20為原料，通過一步水熱法制得含有BiOBr和Bi203/W03的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑；其制備步驟是:取Bi(N03)3*5H20)溶于水中，使Bi(N03)3*5H20的濃度為0.5~Imol/L，室溫?cái)嚢柚列纬删蝗芤篈 ;另取十六烷基三甲基溴化銨CTAB和Na2W04*2H20溶于水，室溫?cái)嚢柚列纬扇芤築 ;將溶液A以每分鐘30滴的速率緩慢滴加至溶液B中，觀察到有白色沉淀生成；混合液在室溫下快速攪拌30min后，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯釜中10(Tl8(rC，經(jīng)8-24小時(shí)水熱反應(yīng)，自然冷卻至室溫，抽濾后，于80°C干燥12~24小時(shí)，得到所述BiOBr/Bi203/W03復(fù)合光催化劑;其中，物料摩爾比為Bi (N03) 3.5Η20:CTAB:Na2W04*2H20:H20=2.78:1.5:1:2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑，其特征在于該光催化劑形貌為片狀交叉形成的菊花狀晶體結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B01J27/132GK103657692SQ201310591102
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】楊平, 周夢(mèng)穎, 趙蘇青, 桂成宜 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)