[发明专利]一种二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂、其制备方法及其应用，方法包括：将正硅酸乙酯、乙醇、水、二甲基甲酰胺和盐酸混合80～100min后加入钨酸铋，在5.8～6.2的pH值下凝胶化，得到凝胶；钨酸铋的质量和正硅酸乙酯的体积比为(180～740)mg：20mL；将凝胶依次进行老化、溶剂置换、三甲基氯硅烷改性、干燥和煅烧，得到二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂。该方法采用两步酸碱催化法，以正硅酸乙酯为原料制备的二氧化硅气凝胶作为载体，负载钨酸铋，控制正硅酸乙酯和钨酸铋的用量，使得到的二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂具有优异的吸附催化能力。该催化剂对亚甲基蓝的去除率为81％～96％。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂、其制备方法及其应用。

背景技术

目前，由于工业高速发展带来日益严重的能源匮乏及环境污染等问题，对清洁能源以及能高效利用太阳能的清洁技术的需求愈发迫切，而光催化技术以其环保节能、反应条件温和以及无二次污染等优点表现出良好的应用前景，具有极大的开发潜力。光催化反应历程中最关键的是光生e--h⁺的激发和迁移两步：激发由电子能带结构调控，即带隙宽度和能带位置决定了催化剂的响应光波长和反应进行的可能性：光生e--h⁺的迁移率则决定了催化活性和量子产率，一般认为该过程与晶体体相结构、晶化度、表面积和共催化剂等微观表面结构密切相关。因此，构建一个高效稳定的光催化系统除了要考虑电子结构外，还要注意材料种类、形貌结构、结晶度及表面特性等性质的影响。其中，材料的种类决定了半导体材料的光响应程度和总效率，所以尤为重要。

在众多光催化材料中，Bi₂WO₆是目前研究较多，也是光催化活性比较好的一种可见光型光催化剂。Bi₂WO₆ 是一种典型的半导体材料，通过光照作用，电子受光激发跃迁并留下相应的空穴，形成电子-空穴对，这些光生电子-空穴对的氧化还原能力很强，极易与有机物及高分子聚合物发生氧化还原反应，且其因禁带宽度较窄而对可见光响应良好；不过，这也使得光生电子-空穴的复合几率增加，降低了光量子的效率，从而影响到Bi₂WO₆的光催化性能。因此，对高活性、高稳定性且具有良好循环利用性能的负载Bi₂WO₆光催化剂的研究十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂、其制备方法及其应用，该方法制备的光催化剂具有优异的吸附催化能力。

本发明提供了一种二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将正硅酸乙酯、乙醇、水、二甲基甲酰胺和盐酸混合80～100min后加入钨酸铋，在5.8～6.2的pH值下凝胶化，得到凝胶；所述钨酸铋的质量和正硅酸乙酯的体积比为(180～740)mg：20mL；

将所述凝胶依次进行老化、溶剂置换、三甲基氯硅烷改性、干燥和煅烧，得到二氧化硅气凝胶复合型钨酸铋光催化剂。

优选地，所述正硅酸乙酯、乙醇、水、二甲基甲酰胺和质量分数为36％的盐酸的体积比为18～23：18～23：7～9:6～8：0.008～0.012。

优选地，所述正硅酸乙酯、乙醇、水、二甲基甲酰胺和质量分数为36％的盐酸的体积比为19～21：19～21：7.5～8.5:6.5～7.5：0.009～0.011。

优选地，所述凝胶化的温度为55～65℃。

优选地，所述溶剂置换采用正己烷。

优选地，所述老化采用的老化液为乙醇。

优选地，所述三甲基氯硅烷改性的温度为30～35℃；所述三甲基氯硅烷改性的时间为1.5～2.5天。