[发明专利]一种Bi2WO6修饰TiO2纳米带光催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及纳米光催化技术领域，具体是涉及一种Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

纳米TiO₂是一种N型半导体材料，由于其具有无毒、稳定性强、在水溶液中化学惰性高、在光照下催化活性高等特点，在光催化降解水溶液中的有机物方面有着巨大的应用前景。由于TiO₂粉体在应用过程中存在着易团聚、难回收重复利用、易引起二次污染等问题。近来，制备易回收、可重复利用、高质量的TiO₂光催化剂成为人们的研究目标。

TiO₂纳米材料的带隙约3.2eV，其固有的宽禁带和高复合率是制约改进光催化过程的两个主要因素。研究表明，通过掺杂、表面修饰可减小TiO₂复合材料的禁带宽度；另外，一维TiO₂纳米结构可以抑制其载流子的复合，具有较大的比表面积。因此，用窄带隙半导体材料来修饰一维TiO₂纳米材料来提高它的光催化活性成为了人们的研究重点。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一在于提供一种Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂，该纳米带光催化剂通过带隙约2.8eV的Bi₂WO₆进行修饰，使其具有良好的循环稳定性，能够多次重复使用，且对有机物降解具有较好的光催化活性。

为了实现上述目的，采用的技术方案为：一种Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂，所述Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂呈长度为4.8～5.2μm，宽度为380～420nm的锐钛矿型纳米带状。

本发明的Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂，具有锐钛矿型纳米带状形貌，其具有较低的禁带宽度以及较高的比表面积，使其有着极高的光催化降解有机物的活性。同时，通过光催化降解甲基橙溶液测试显示，其光催化活性比纯TiO₂纳米带的光催化活性高25％以上，且具有良好的循环稳定性，能够多次重复使用，在光催化降解过程中不会引起二次污染。

本发明的目的之二在于提供一种Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂的制备方法，所采用的技术方案包括如下步骤：

①、钛片预处理

将钛片首先进行洗涤处理以去除其表面污染物，再将其放入体积比为0.8～1.2∶0.8～1.2∶3.8～4.2的氢氟酸、硝酸、去离子水的混合酸溶液中进行化学抛光以去除表面杂质，然后烘干；

②、以钛片为衬底的二氧化钛纳米阵列(TiO₂纳米带)的制备

将步骤①预处理后的钛片放入反应容器中，并向反应容器中加入浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液，使钛片被淹没，置于180～220℃下水热反应30～60h，反应结束后自然冷却至室温，取出钛片并冲洗干净；

③、混合溶液的配制

将0.01～0.04mol的Bi(NO₃)₃溶解到5mL冰醋酸中，并将0.005～0.02mol的Na₂WO₄溶解到90mL去离子水中，然后将两种溶液混合在一起，搅拌形成白色悬浮液；

④、Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带的制备

将步骤②制备的以钛片为衬底的二氧化钛纳米阵列(TiO₂纳米带)放入反应容器中，并加入步骤③配制的白色悬浮液，使以钛片为衬底的二氧化钛纳米阵列被淹没，置于120～150℃下水热反应15～25h，反应结束后自然冷却至室温，取出、冲洗干净、烘干处理；

⑤、Bi₂WO₆修饰TiO₂纳米带光催化剂的制备