本發(fā)明屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎢酸鉍光催化材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

環(huán)境污染是當(dāng)前人類面臨的重大挑戰(zhàn)，利用光催化技術(shù)治理環(huán)境問題是目前最活躍的研究領(lǐng)域之一，尋找高效率的光催化劑是該領(lǐng)域的首要任務(wù)。早期的研究主要集中在tio2光催化劑上，它具有催化活性高、穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜、無毒等優(yōu)良性能，因而備受青睞。但是tio2禁帶寬度為3.2ev，只有在波長(zhǎng)小于387nm的紫外線下才能激發(fā)其催化活性。在到達(dá)地面的太陽能中，這一波段的能量尚不足5%，而可見光部分的比例卻占太陽能的45%左右。因此，設(shè)計(jì)高效響應(yīng)的可見光催化劑成為重要的研究課題之一。

鎢酸鉍（bi2wo6）光催化劑以其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的可見光吸收能力和較高的有機(jī)物降解能力，被認(rèn)為是一種潛在的優(yōu)良可見光催化材料。但是鎢酸鉍光催化劑在使用過程中容易發(fā)生團(tuán)聚，使光催化活性降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種鎢酸鉍光催化材料及其制備方法，可有效解決鎢酸鉍光催化劑在使用過程中容易發(fā)生團(tuán)聚，使光催化活性降低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.01-0.03mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為6-10:10-15:40-50；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為3-6:1-2:2-4:1-2；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合物與步驟（3）所得物的體積比為1-3:10-15；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為5-8:2-3:2-3；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于70-80℃水浴中加熱10-12h，然后于120-130℃干燥，再以3-5℃的升溫速率升溫至400-600℃保持4-6h，最后研磨，制得。

進(jìn)一步地，步驟（1）中檸檬酸溶液濃度為0.02mol/l。

進(jìn)一步地，步驟（3）中檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為8:12:45。

進(jìn)一步地，步驟（4）中透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為5:1.5:2:1。

進(jìn)一步地，步驟（4）中透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合物與步驟（3）所得物的體積比為2:13。

進(jìn)一步地，步驟（5）中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為6:2:3。

進(jìn)一步地，步驟（6）中水浴加熱溫度為80℃，加熱10h，干燥溫度為120℃，升溫速率為3℃，升溫至500℃，保持6h。

本發(fā)明提供的鎢酸鉍光催化材料及其制備方法，具有以下有益效果：

（1）檸檬酸既可以作為絡(luò)合劑控制鎢酸鉍微球的成核過程和生長(zhǎng)速率，還可以選擇性的吸附在鎢酸鉍納米片晶體的表面，從而起到改變納米片的生長(zhǎng)方向和自組裝過程。

（2）雞蛋清經(jīng)過干燥后可形成獨(dú)特規(guī)則有序的多孔結(jié)構(gòu)，可作為模板，使鎢酸鉍附著其上，阻止鎢酸鉍光催化材料發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象；此外，雞蛋清、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷結(jié)合，其更易發(fā)泡，更有利于雞蛋清干燥后形成規(guī)則有序的多孔結(jié)構(gòu)，有利于提高鎢酸鉍光催化材料的光催化效果。

（3）硅藻土使由硅藻及其它微生物的硅脂遺骸組成的生物硅質(zhì)巖，具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，堆密度小，孔體積大、穩(wěn)定、無毒及吸附性強(qiáng)等特點(diǎn)，它可以將鎢酸鉍顆粒均勻地分散在其表面從而避免了鎢酸鉍發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，此外，硅藻土還具有吸附功能，進(jìn)而可以提高鎢酸鉍材料的催化活性。

（4）海泡石，無毒、無味，比表面積大，還具有獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，海泡石與硅藻土結(jié)合，再加上雞蛋清、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合液，更進(jìn)一步地將鎢酸鉍顆粒均勻地分散在其表面從而避免了鎢酸鉍發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，提高其光催化效果；此外，海泡石吸水后變得柔軟起來，但干燥后會(huì)變硬，此特征更有利于分散鎢酸鉍，干燥后也有利于研磨，使其得到更均勻的鎢酸鉍光催化劑。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.01mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為6:10:40；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為3:1:2:1；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合物與步驟（3）所得物的體積比為1:10；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為5:2:2；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于70℃水浴中加熱10h，然后于120℃干燥，再以3℃的升溫速率升溫至400℃保持4h，最后研磨得鎢酸鉍光催化材料。

實(shí)施例2

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.03mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為10:15:50；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為6:2:4:2；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合物與步驟（3）所得物的體積比為3:15；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為8:3:3；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于80℃水浴中加熱12h，然后于130℃干燥，再以5℃的升溫速率升溫至600℃保持6h，最后研磨得鎢酸鉍光催化材料。

實(shí)施例3

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.02mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為8:12:45；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為5:1.5:2:1；透明蛋清液、蜂蜜和牛奶的混合物與步驟（3）所得物的體積比為2:13；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為6:2:3；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于80℃水浴中加熱10h，然后于120℃干燥，再以3℃的升溫速率升溫至500℃保持6h，最后研磨得鎢酸鉍光催化材料。

實(shí)施例4

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.02mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為7:11:42；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為4:1:2:1；透明蛋清液、蜂蜜和牛奶的混合物與步驟（3）所得物的體積比為1.5:12；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為6:2.5:2.5；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于75℃水浴中加熱10h，然后于125℃干燥，再以4℃的升溫速率升溫至450℃保持5h，最后研磨得鎢酸鉍光催化材料。

實(shí)施例5

一種鎢酸鉍光催化材料，其制備方法包括以下步驟：

（1）將檸檬酸加入蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，制得濃度為0.02mol/l的檸檬酸溶液；

（2）向步驟（1）所得溶液中加入硝酸鉍，攪拌，使其完全溶液，得混合液；

（3）向步驟（2）所得混合溶液中加入鎢酸鈉，攪拌使其完全溶解；其中，檸檬酸、硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比為9:13:48；

（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，于120r/min震蕩10-15min，然后加入步驟（3）所得物中，攪拌混勻；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的重量比為5:1.8:3.5:1.5；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷的混合物與步驟（3）所得物的體積比為2.5:13；

（5）向步驟（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，攪拌混勻；其中硅藻土、海泡石和硝酸鉍的重量比為7:2.5:2.5；

（6）將步驟（4）和步驟（5）按等重量混合，加入碳酸氫鈉，置于80℃水浴中加熱12h，然后于125℃干燥，再以4℃的升溫速率升溫至550℃保持6h，最后研磨得鎢酸鉍光催化材料。

對(duì)比例1

對(duì)比例1與實(shí)施例3不同之處為不添加月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，其余與實(shí)施例3相同。

對(duì)比例2

對(duì)比例2與實(shí)施例3不同之處為不添加雞蛋清、月桂基葡糖苷、吐溫80和皂苷，其余與實(shí)施例3相同。

對(duì)比例3

對(duì)比例3與實(shí)施例3不同之處為不添加海泡石，其余與實(shí)施例3相同。

對(duì)比例4

對(duì)比例4與實(shí)施例3不同之處為不添加海泡石和硅藻土，其余與實(shí)施例3相同。

實(shí)驗(yàn)例模擬可見光降解實(shí)驗(yàn)

方法：

（1）分別配制濃度為5mg/l、10mg/l和20mg/l的羅丹明b溶液；

（2）分別向光催化儀器專用玻璃管中加入30mg實(shí)施例1、2、3、4、5和對(duì)比例1、2、3、4樣品，接著再分別加入30ml不同濃度的羅丹明b溶液，攪拌并超聲分散均勻；

（3）將上述反應(yīng)液轉(zhuǎn)入到光催化儀器中，然后使用300w的中壓氙燈，用濾波片去除紫外光，以此來模擬可見光催化條件；

（4）暗反應(yīng)30min后將氙燈通電，進(jìn)行光催化降解，每隔1h取一次樣，將樣品在暗環(huán)境中攪拌1h，然后離心，取其上清液。

由結(jié)果可知，在不同時(shí)段，實(shí)施例1、2、3、4、5對(duì)羅丹明-b的光催化降解效果均優(yōu)于對(duì)比例1、2、3、4，尤其是實(shí)施例3效果最佳，30mg的樣品可以將濃度為20mg/l的羅丹明b溶液全部降解。