[发明专利]钨酸铋/凹凸棒土复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钨酸铋/凹凸棒土复合材料的制备方法，属于非金属矿物材料精加工技术领域。

背景技术

近年来，环境污染问题日益严重，能源紧缺问题也迫在眉睫。在面临上述两大危机的势态之下，人们展开了污染治理、保护环境的科学研究。以半导体为催化剂，利用太阳光催化氧化降解污染物质作为一种有效的治理污染方法，成为环境保护科学研究的一个热点。在如上的研究背景下，各国研究工作者开发出了多种半导体纳米材料，如TiO₂、ZnO、α-Fe₂O₃等，用于污染物的治理。以TiO₂为例，虽然纳米TiO₂具有很高的稳定性、较强的光催化能力，无毒无污染等突出的优点。但是，由于二氧化钛禁带宽度为 3.2 ev，所以意味着TiO₂只能吸收与之匹配的波长小于 387 nm的入射光子，光吸收仅限于紫外光区，此波段的光能量占照射到地面的太阳光的 5％。可见光部分的比例占太阳能的45％，而实际到达地表的太阳辐射能量集中于460～500nm波长范围。因此如何高效地利用自然光进行光催化反应，开发能够被可见光激发的光催化剂正日益引起人们的兴趣。

近年来，更多的研究工作者将研究的重点放在了寻找具有不同晶体形貌的双相金属氧化物上，通过拓展光吸收范围至可见光区， 以开发新型光催化剂。最近的许多研究发现，钨酸铋 (Bi₂WO₆ )为层状结构，具有介电、发光、催化等特性，在很多相关领域有很好的应用前景。其独特的晶体与电子结构, 表现出较高的光催化活性, 特别是对可见光响应明显。此外，铋系半导体光催化材料还具有对难降解有机物高催化活性的独特优势。利用吸附性能优异的纳米粘土来固载半导体催化剂是目前解决催化剂的分散性和重复利用性的重要方法，将活性组分与大比表面积的粘土相结合已成为催化领域的一个重要发展方向。凹凸棒土(ATP)是一种低成本的天然矿物，微观上具有一维层链状纳米孔道结构，水分子和一定大小的有机物分子均可直接吸附在其孔道内，宏观上表现为大的比表面积和较强的吸附和离子交换性能，凹凸棒土可以作为一种优良的催化剂载体材料。近年来关于凹土与半导体复合的材料的报道较多，但是关于钨酸铋和凹土复合的文献目前还没见报道。

发明内容

本发明的目的是：提供一种钨酸铋/凹凸棒土复合材料的制备方法，该制备方法所得的Bi₂WO₆/ATP复合材料负载均匀，分散性好，原料易得，无需复杂的设备，重复性好，对燃料油品中的噻吩硫具有很高的光催化降解效果。

本发明的技术解决方案是：取一定量的硝酸铋、钨酸钠和凹凸棒土，加入到去离子水中搅拌；然后转移到反应釜中，水热反应，并保温；反应产物水洗和醇洗，烘干研磨，得钨酸铋/凹凸棒土复合材料Bi₂WO₆/ATP。

其中，硝酸铋和钨酸钠的摩尔比在1:3～1:7之间，凹凸棒土相对于钨酸铋的质量比为1:3～1:8。

其中，水热反应温度为180～240℃，水热反应时间为16～24h。

其中，水热反应后60～100℃保温12～24h。

本发明的优点是：

1、采用了一种较为简易的化学工艺制备出了负载较为均匀、分散性好的钨酸铋/凹凸棒石复合材料，无需复杂的设备，所用化学原料价格便宜，可重复性好，有很高的工业推广价值。

2、凹凸棒土自身具有丰富的微孔结构和较大的比表面积，对有机物大分子有很好的原位吸附能力；凹凸棒土固载催化剂粉体，避免了催化剂粉体分离难、回收难等问题。

3、本发明所制备的复合材料在太阳光照条件下即可催化降解有机污染物，充分利用太阳能，这类复合材料在汽油深度脱硫等方面具有很大的潜在应用价值。

4、采用水热法一步制备钨酸铋/凹凸棒复合材料，反应过程中严格控制搅拌时间和温度，避免因为搅拌时间和温度的不同而导致副产物的产生，保证影响材料的光催化活性。

5、一方面利用凹凸棒土优良的吸附能力，使催化剂与有机物迅速、充分接触；另一方面凹土里含有少量钙、镁、铁等离子，材料复合后，凹土里的杂质离子进入钨酸铋的晶格中，造成晶格的缺陷增多，促进了光生电子的转移，避免光生电子自身的复合，通过载体与活性组分之间的协同催化作用，进而在很大程度上增强复合材料的催化活性。