[发明专利]一种可见光响应的聚吡咯/Bi2WO6复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术，涉及采用水热法合成纳米片状Bi₂WO₆，利用原位聚合法，制备导电聚合物聚吡咯修饰在片状结构Bi₂WO₆的表面，得到一种可见光响应的聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂。

背景技术

目前环境污染的严重性，已成为一个直接威胁人类生存，亟需解决的焦点问题。光催化技术是从二十世纪70年代逐步发展起来的在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。该技术能使环境中的有机污染物发生氧化分解反应，最终降解为CO₂、水和无机离子等小分子物质，因此无二次污染、降解程度高被认为是目前最有前景的污染处理方法。

铋系半导体光催化剂能被可见光激发具有良好的光催化活性，能够有效地降解有机污染物，具有良好的发展前景。它们的共同特点和显著优势就是在可见光范围内有吸收，具有良好的光催化性能。然而，铋系半导体光催化剂特别是Bi₂WO₆光催化剂存在光生电子-空穴容易再结合，对可见光的吸收相当有限等问题，极大的限制了Bi₂WO₆光催化剂的大规模应用。因此，必须采取一定的措施来提高光生电子迁移效率，有效的限制电子-空穴再结合，进一步拓宽Bi₂WO₆光催化剂对可见光的吸收范围，提高可见光响应的Bi₂WO₆光催化剂的光催化活性。导电聚合物聚吡咯修饰Bi₂WO₆光催化剂，可改变体系中的电子和空穴分布，影响光催化剂的表面性质，进而改善其光催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光响应的聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂及其制备方法，该方法工艺简单、成本低廉，合成的复合光催化剂光催化降解效果很好。

本发明提供用于降解有机污染物的可见光响应的聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂，其特征在于：由质量比为1∶1000～1∶20的聚吡咯和Bi₂WO₆复合而成，利用导电聚合物聚吡咯的表面修饰作用，显著提高Bi₂WO₆的可见光光催化性能。聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂的制备方法步骤如下：

(1)制备Bi₂WO₆前驱体溶液：将一定量铋盐溶解在浓度为0.1～10mol/L的硝酸溶液中，形成透明溶液，在搅拌状态下，缓慢加入计量比的钨盐溶液，其中钨盐的浓度控制在0.02～0.08mol/L，搅拌0.5～1h，得到Bi₂WO₆前驱体悬浮液。

其中铋盐可以为硝酸铋，氯化铋；钨盐可以为含W的钨酸钠或氯盐。

(2)片状结构Bi₂WO₆的制备：将上述Bi₂WO₆前驱体悬浮液转入50mL含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，100～240℃反应10～30h，将所得产物离心分离，并在50～100℃真空干燥，得到纳米片状结构的Bi₂WO₆光催化剂。

(3)将步骤(2)所得的片状结构Bi₂WO₆和十二烷基苯磺酸钠分散在去离子水中超声分散形成均匀的悬浮液，然后加入不同量的吡咯单体，最后滴入一定量的FeCl₃溶液，体系逐渐变黑，原位聚合反应1～24h，产物用水和无水乙醇洗涤几次后，50～100℃真空干燥24h后，得到不同聚吡咯修饰量的聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂。

本发明与现有技术相比，具有显著优点：

(1)本发明采用水热法合成片状结构Bi₂WO₆光催化剂，再利用聚吡咯原位聚合修饰Bi₂WO₆表面，得到聚吡咯/Bi₂WO₆复合光催化剂，该方法工艺简单，易操作。