一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，本發(fā) 明還涉及該復(fù)合光催化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 8丨2106是一種結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的Aurivillius型氧化物，其Bi 6s軌道和O 21)軌道雜化 形成價(jià)帶，W5d軌道形成導(dǎo)帶，其禁帶寬度較窄（約為2. 7eV)，可以吸收部分可見(jiàn)光而被激 發(fā)，因此，Bi2WO6I催化材料的研宄和開(kāi)發(fā)將為提高太陽(yáng)光的利用率提供新的思路，在環(huán)境 凈化和新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，成為目前廣泛研宄的光催化劑之一。然而， Bi2WO6可見(jiàn)光響應(yīng)范圍較窄，且光生電子-空穴易復(fù)合，壽命較短，可見(jiàn)光利用率和光催化 活性不高。針對(duì)Bi 2WO6I催化材料存在的缺陷，對(duì)其進(jìn)行改性，繼而開(kāi)發(fā)出可見(jiàn)光催化活性 尚且性能穩(wěn)定的新材料是實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，其比表面積大，可見(jiàn)光響 應(yīng)范圍寬，解決鎢酸鉍可見(jiàn)光催化活性不高的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料的制備方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，將納米銅沉積在 鎢酸鉍光催化劑上，其中納米銅是鎢酸鉍光催化劑摩爾量的4?8%。
[0006] 本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料的制備方 法，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0007] 步驟1，制備鎢酸鉍
[0008] 將Bi (NO3) 3 · 5H20溶解于HNO3溶液后滴加 （NH 4) 1QW12041 · 5H20水溶液，繼續(xù)攪拌 2h，然后將其轉(zhuǎn)入內(nèi)襯TefIon (特氟龍）的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，密封后放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥 箱中于140-200°C下反應(yīng)2-12h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，60-100°C 真空干燥l_3h得到Bi2WO6粉體；
[0009] 步驟2，制備銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料
[0010] 將步驟1得到的鎢酸鉍粉體分散于去離子水中，然后滴加 CuSO4水溶液，磁力攪拌 30min后，將抗壞血酸水溶液逐滴加入到混合液中，繼續(xù)攪拌20?40min ;將所得到的懸濁 液移至內(nèi)襯Teflon的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜，180-200°C下反應(yīng)7-12h后，自然冷卻至室溫， 離心過(guò)濾，洗滌，60-KKTC真空干燥6-12h，得到銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料。
[0011] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0012] 步驟1中HNO3溶液的濃度為0· 6mol/L，Bi (NO 3) 3 · 5H20與HNO3溶液的物質(zhì)的量體 積比為 I :l〇mol/L。
[0013] 步驟 1 中（NH4) i具2041 · 5H20 水溶液濃度為 0· 02mol/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20 水溶液 與硝酸溶液的體積比為I :2。
[0014] 步驟1中優(yōu)選將反應(yīng)釜密封后放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中在190°C下反應(yīng)4h。
[0015] 步驟1中優(yōu)選在80°C真空干燥2h得到Bi2W06。
[0016] 步驟2中Bi2WO6與去離子水的物質(zhì)的量體積比為I :20mol/L。
[0017] 步驟2中CuSO4水溶液濃度為5. Ommol/L。
[0018] 步驟2中抗壞血酸水溶液濃度為0. 01mol/L，抗壞血酸與CuSO4物質(zhì)的量比為5 : 1〇
[0019] 步驟2中優(yōu)選將不銹鋼反應(yīng)釜密封后放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中在190°C下反應(yīng) IOh0
[0020] 步驟2中優(yōu)選在80°C真空干燥8h得到CU/Bi2TO 6。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，無(wú)團(tuán)聚，比表面積大， 可見(jiàn)光響應(yīng)范圍寬，催化活性相比鎢酸鉍顯著提高，重復(fù)使用性能良好，且制備工藝簡(jiǎn)單， 條件溫和，可控性好，操作方便。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為氧化亞銅/鎢酸鉍、銅/鎢酸鉍以及鎢酸鉍的X射線粉末衍射圖；
[0023] 圖2為氧化亞銅/鎢酸鉍、銅/鎢酸鉍以及鎢酸鉍的掃描電鏡圖；
[0024] 其中，a. Bi2WO6, b. 5. Oat % Cu/Bi2W06, c. Cu20/Bi2W06;
[0025] 圖3為氧化亞銅/鎢酸鉍、銅/鎢酸鉍和鎢酸鉍的TEM圖；
[0026] 其中，a. Bi2WOf^ TEM照片和選區(qū)電子衍射（SEAD) ;b. Bi #06的HR-TEM照片； c. 5. Oat% Cu/Bi2W06的 TEM 照片、HR-TEM 圖和選區(qū)電子衍射（SEAD) ;d. Cu 20/Bi2W06的 TEM 照片、HR-TEM圖和選區(qū)電子衍射（SEAD);
[0027] 圖4為氧化亞銅/鶴酸祕(mì)、銅/鶴酸祕(mì)以及鶴酸祕(mì)的固體紫外-可見(jiàn)吸收光譜圖；
[0028] 圖5為氧化亞銅/鎢酸鉍、銅/鎢酸鉍以及鎢酸鉍的可見(jiàn)光催化活性對(duì)比圖；
[0029] 其中，A.降解過(guò)程中雙酚A的濃度變化，B.雙酚A的降解速率常數(shù)；
[0030] 圖6為實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5和實(shí)施例6所得銅/鎢酸 鉍以及對(duì)比實(shí)施例1所得鎢酸鉍的可見(jiàn)光催化活性對(duì)比圖；
[0031] 圖7為實(shí)施例1所得銅/鎢酸鉍重復(fù)使用5次的可見(jiàn)光催化活性對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] 本發(fā)明銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，將納米銅沉積在鎢酸鉍光催化劑上，其中納 米銅是鶴酸祕(mì)光催化劑摩爾量的4?8%。
[0034] 上述銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：
[0035] 步驟1，制備鎢酸鉍
[0036] 將 Bi (NO3) 3 · 5H20 溶解于 HNO3溶液（ΗΝ0 3溶液的濃度為 0· 6mol/L，Bi (NO 3) 3 · 5H20 與HNO3溶液的物質(zhì)的量體積比為I :10mol/L)后滴加 （NH 4) 1QW12041 · 5H20水溶液 ((NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液濃度為0· 02mol/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液與硝酸溶液的體積 比為1 :2)，繼續(xù)攪拌2h，然后將其轉(zhuǎn)入內(nèi)襯Teflon (特氟龍）的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，密封后 放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中于140-200°C下反應(yīng)2-12h (優(yōu)選190°C下反應(yīng)4h)，反應(yīng)完畢 后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，60-100°C真空干燥l-3h (優(yōu)選80°C真空干燥2h)得到 Bi2WO6 粉體；
[0037] 步驟2，制備銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料
[0038] 將步驟1得到的鎢酸鉍粉體分散于去離子水（Bi2WO6與去離子水的物質(zhì)量體積 比為I :20mol/L)中，然后滴加濃度為5. Ommol/L的CuSO4水溶液，磁力攪拌30min后，將 濃度為〇. 〇lmol/L抗壞血酸水溶液逐滴加入到混合液中，抗壞血酸與CuSO4物質(zhì)的量比為 5 :1，繼續(xù)攪拌20?40min ;將所得到的懸濁液移至內(nèi)襯Teflon的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封釜， 180-200°C下反應(yīng)7-12h后（優(yōu)選190°C下反應(yīng)IOh)，自然冷卻至室溫，離心過(guò)濾，洗滌， 60-100°C真空干燥6-12h (優(yōu)選在80°C真空干燥8h)，得到銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料。
[0039] 本發(fā)明銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，無(wú)團(tuán)聚，比表面積大，可見(jiàn)光響應(yīng)范圍寬，催 化活性相比鎢酸鉍顯著提高，重復(fù)使用性能良好，且制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，可控性好，操 作方便。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] (1)制備鎢酸鉍
[0042] 將2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL濃度為0· 6mol/L的HNO3溶液中，室溫下攪拌 至固體Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL濃度為0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，繼續(xù)攪拌2h，后將此混合溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯Tef Ion的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，密封后放入電熱恒 溫鼓風(fēng)干燥箱中于190°C下反應(yīng)4h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0043] (2)制備銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料
[0044] 將Immol鶴酸祕(mì)粉體分散于去20mL去離子水中，然后滴加 IOmL濃度為5. Ommol/ L的CuSO4水溶液，磁力攪拌30min后，將25mL濃度為0,01mol/L的抗壞血酸水溶液逐滴加 入到混合液中，繼續(xù)攪拌30min。將所得到的懸濁液移至內(nèi)襯Tef Ion的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封 釜，190°C下反應(yīng)10h。反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心過(guò)濾，洗滌，80°C真空干燥8h，得 到粉末狀銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，記做5. Oat% Cu/Bi2W06。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] (1)制備鎢酸鉍
[0047] 將2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL濃度為0. 6mol/L的HNO3溶液中，室溫下攪拌 至固體Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL濃度為0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，繼續(xù)攪拌2h，后將此混合溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯Tef Ion的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，密封后放入電熱恒 溫鼓風(fēng)干燥箱中于190°C下反應(yīng)4h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0048] (2)制備銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料
[0049] 將Immol鶴酸祕(mì)粉體分散于去20mL去離子水中，然后滴加2mL濃度為5. 0mmol/L 的CuSO4水溶液，磁力攪拌30min后，將5mL濃度為0. 01m〇l/L的抗壞血酸水溶液逐滴加入 到混合液中，繼續(xù)攪拌20min。將所得到的懸濁液移至內(nèi)襯Tef Ion的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，封 釜，190°C下反應(yīng)10h。反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心過(guò)濾，洗滌，80°C真空干燥8h，得 到粉末狀銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料，記做I. 〇at% Cu/Bi2W06。
[0050] 實(shí)施例3
[0051] (1)制備鎢酸鉍
[0052] 將2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL濃度為(λ 6mol/L的HNO3溶液中，室溫下攪拌 至固體Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL濃度為0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，繼續(xù)攪拌2h，后將此混合溶液轉(zhuǎn)入內(nèi)襯Tef Ion的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，密封后放入電熱恒 溫鼓風(fēng)干燥箱中于190°C下反應(yīng)4h，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫，離心分離，洗滌，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0053] (2)制備銅/鎢酸鉍復(fù)合光催化材料
[0054] 將Immol鶴酸祕(mì)粉體分散于去20mL去離子水中，然后滴加4mL濃度為5. Ommol/L 的CuSO4水溶液，磁力攪拌30min后，將IOmL濃度為0,01