[发明专利]一种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂、制备方法及其应用，将钨酸铋晶体片、乙酸锌、甲醇放入三颈烧瓶中后，进行磁力搅拌，并设定温度进行加热，然后加入氢氧化钾与甲醇后，继续反应，生成物先后用去离子水和乙醇进行洗涤，将生成物进行干燥后，即可制备得到纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂，本发明的制备方法简单，可控性高，所制备的钨酸铋/氧化锌异质结催化剂的结构稳定，钨酸铋与氧化锌的结合力强，产品性能稳定，且其表现出良好的催化活性，催化效率高。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

ZnO在光学性能的表现上面不俗，导带和价带位置适当，可以很好地适应氧化还原过程。但其传递电子的效率反而较低，从而限制了它的光催化活性和在光催化过程中的应用。通过对一些相关文献的研究，发现可以通过在纳米结构上的改性来弥补这一不足。当今采用不同类型的半导体材料对其进行复合，使其形成异质结，利用纳米异质结在导带与价带之间的能级差来提高电子-空穴对的分离效率的方法较为有效。Bi₂WO₆作为一种新型光催化剂，禁带的宽度为2.69eV，具有较强的氧化能力，且形貌易于控制，同样被广泛应用于有机废水的催化降解处理研究中。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中由于ZnO传递电子的效率低限制了其在限制了它的光催化活性和在光催化过程中的应用的问题，提供了一种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂、制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明公开了一种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将钨酸铋晶体片、乙酸锌、甲醇放入三颈烧瓶中后，进行磁力搅拌，并设定温度进行加热；

S2：向步骤S1中加入氢氧化钾与甲醇后，继续反应；

S3：将S2生成物先后用去离子水和乙醇进行洗涤；

S4：将S3生成物进行干燥后，即可制备得到纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂。

所述步骤S1、步骤S2中的反应温度为60℃。

所述步骤S2中反应的时间为3h。

所述步骤S1中钨酸铋晶体片的制备步骤为：

S11：将硝酸铋先溶于去离子水中，搅拌后得到悬浮液，然后向悬浮液中边搅拌边慢慢加入钨酸钠、氢氧化钾，继续搅拌30min以上后，得到悬浮混合液；

S12：将步骤S11中的混合物进行加热，进行反应；

S13：将步骤S12中的生成物先后用去离子水和乙醇进行洗涤；

S14：将步骤S13中的反应物进行干燥，得到钨酸铋晶体片。

所述步骤S12中的加热温度为190～230℃。

钨酸铋(Bi₂WO₆)的禁带宽度约为2.69eV，具有良好的可见光响应，是一种新型的可见光催化材料，可用于降解工业废水中的有机污染物。Bi₂WO₆在受到可见光照射时，电子能从价带跃迁至导带，在价带上留下空位，光生电子和空穴与O₂和表面OH^-结合，形成具有氧化性的超氧自由基·O₂^-和羟基自由基·OH等，超氧自由基和羟基自由基能分解水中的有机物分子，达到降解的效果，Bi₂WO₆的禁带宽度较小，对紫外光的响应能力较弱，且电子-空穴复合率大。

本发明还公开了一种采用上述的制备方法制得的纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂以及这种纳米钨酸铋/氧化锌异质结催化剂在处理污水中的苯酚中应用。