[发明专利]一种可见光光催化剂钨酸铋纳米晶片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光光催化剂钨酸铋纳米晶片，其制备方法包括以下步骤：1)将硝酸铋和甘油在异丙醇溶剂，进行溶剂热反应，经过滤、洗涤、烘干得甘油铋；2)将所得甘油铋均匀分散于钨酸钠水溶液中，调节所得溶液体系的PH值为0‑2，然后进行水热反应，经过滤、洗涤、烘干制得纳米钨酸铋。本发明以硝酸铋、甘油、钨酸钠为主要原料，采用两步法制备钨酸铋纳米晶片粉体，涉及的制备工艺设备简单、反应条件温和、能耗小，工艺独特新颖，所得产品钼酸铋钠的晶粒尺寸在20‑40nm，可直接用作光催化剂，能在可见光下光催化降解有机污染物。

技术领域

本发明属于环保新材料领域，具体涉及一种可见光光催化剂纳米钨酸铋及其制备方法。

背景技术

光催化反应几乎能降解所有的有机污染物，如烷烃、卤代烷烃、醇、羧酸、烯、芳香烃、卤代芳香化合物、聚合物、杀虫剂、除草剂、染料以及溴代阻燃剂、消毒副产物等污染物。因此光催化技术被认为是理想的环境治理的新技术，是控制环境污染最具前景的一种手段，特别是可见光光催化降解污染物的处理技术，它利用自然界的太阳光，不需要额外的能量消耗。传统的TiO2光催化剂主要吸收紫外光，对太阳光的利用率低。

纳米钨酸铋(Bi2WO6)是近几年兴起的、受到广泛关注度的一种可见光半导体催化剂，它在可见光下具有良好的光催化活性。Bi2WO6在可见光下能有效降解有机污染物(RhB、苯酚、乙醛、抗生素类等)将其矿化，同时还能有效地利用CO2和水在催化作用下生成燃料。纳米钨酸铋是被认为是很有潜力的可见光响应型半导体光催化材料之一。目前为纳米钨酸铋材料，主要利用氧化铋和氧化钨进行固相反应，或以硝酸铋和钨酸钠为原料采用共沉淀法、溶胶凝胶法或水热法制备而成；普遍存在产物纯度不高，反应温度高或晶粒尺寸难以控制等缺点。因此开发一种制备方法简单、能耗低、纯度高，纳米晶片细小、光催化活性高的钨酸铋纳米材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光光催化剂纳米钨酸铋及其制备方法，涉及的制备工艺设备简单、反应条件温和、能耗小，制备的纳米钨酸铋可直接用作光催化剂，能在可见光下光催化降解有机污染物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可见光光催化剂钨酸铋纳米晶片的制备方法，包括以下步骤：1)将硝酸铋和甘油在异丙醇溶剂，进行溶剂热反应，经过滤、洗涤、烘干得甘油铋；2)将所得甘油铋均匀分散于钨酸钠水溶液中，调节所得溶液体系的PH值为0-2，然后进行水热反应，经过滤、洗涤、烘干制得纳米钨酸铋。

上述方案中，所述硝酸铋与甘油的摩尔比为1:(1.5-3)。

上述方案中，所述硝酸铋与异丙醇的摩尔比为1:(100-400)。

上述方案中，所述钨酸钠和甘油铋的摩尔比为1:(0.9-1.1)。

上述方案中，所述钨酸钠水溶液的浓度为0.1-1mol/L。

上述方案中，所述溶剂热反应条件为：加热至150-200℃保温反应1-24小时。

上述方案中，所述水热反应条件为：加热至150-200℃保温反应1-24小时。

上述方案中，步骤1)中所述烘干温度为80-100℃；步骤2)中所述烘干温度为80-150℃。

上述方案中，采用硝酸或盐酸溶液调节步骤2)中所得溶液体系的PH值。

根据上述方案制得的可见光光催化剂钨酸铋纳米晶片，其纯度大于99％，平均晶粒尺寸为20-100nm。

本发明的反应原理如下：