CN103041801A - 一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，步骤为：1）将硝酸铋均匀分散到丙三醇中，得到硝酸铋丙三醇溶液；2）将钨酸钠溶于去离子水中，得到钨酸钠溶液；3）强力搅拌下将钨酸钠溶液逐滴加入到硝酸铋丙三醇溶液中，混合均匀后再加入硫酸钠，搅拌后得到混合液；4）将上述混合液转移至反应釜中进行水热反应生成沉淀物；5）将沉淀物分别用去离子水和无水乙醇洗涤，自然风干后即可。本发明的优点是：该光催化剂以丙三醇和水作为溶剂，钨酸钠和硝酸铋作为前驱体，加入硫酸钠，用水热法合成，其易于从反应体系中分离，不会造成二次污染且在可见光处有响应，可用于可见光下催化降解各类有机污染物；制备方法工艺简单、条件温和且成本低廉。

Description

一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及钨酸铋光催化剂的制备技术，特别是一种柿饼状形貌的钨酸铋（Bi₂WO₆）光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化技术由于具有可利用太阳光、易操作、清洁环保等优点，在降解各种环境介质中的污染物上优势明显。因此该技术已经成为国内外研究的一个热点。钨酸铋（Bi₂WO₆）具有独特的物理和光化学性能，能够高效降解各种污染物，作为一种新型的光催化剂，钨酸铋表现出了巨大的潜力。因此很多课题组对钨酸铋（Bi₂WO₆）进行了大量的研究。TF Xie等以钨酸钠和硝酸铋为原料，水和乙二醇为溶剂合成出了线团状的钨酸铋光催化剂（CrystEngComm,2011,13,4053），XTHuang等以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板剂，钨酸钠和硝酸铋为原料，通过氨水来调节pH制备了八面体状的钨酸铋光催化材料（Nanoscale Res Lett(2008)3:365–371）。SY Fu课题组以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板剂，钨酸钠和硝酸铋为前驱体，将硝酸铋溶解在乙醇/乙二醇/水组成的混合溶液中制得中空球状的钨酸铋粉末（Dalton Trans.,2010,39,3426–3432）。WZ Wang等利用乙二醇作为回流系统的回流剂，以胶态碳为模板剂，钨酸钠和硝酸铋为前驱体，可制备纳米笼状的钨酸铋光催化材料（Crystal Growth&Design,Vol.9,No.2,2009）。

用丙三醇为溶剂合成特定形貌-柿饼状的钨酸铋光催化剂未见报道，对于不同的酸根离子对于钨酸铋形貌的影响的研究也很少。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术分析，提供一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单、条件温和且成本低廉。

本发明的技术方案：

一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，步骤如下：

1）将Bi(NO₃)₃·5H₂O均匀分散到丙三醇中，得到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液；

2）将Na₂WO₄·2H₂O溶于去离子水中，搅拌得到透明的Na₂WO₄·2H₂O溶液；

3）强力搅拌下，将Na₂WO₄·2H₂O溶液逐滴加入到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液中，混合均匀后再加入硫酸钠（Na₂SO₄），继续搅拌30min，得到混合液；

4）将上述混合液转移至以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中进行水热反应，在180ｏC水热条件下恒温反应24h，生成浅黄色沉淀物；

5）将水热反应后得到的浅黄色沉淀物，分别用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次，自然风干后，即可制得柿饼状形貌的Bi₂WO₆光催化剂。

所述Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液中，Bi(NO₃)₃·5H₂O与丙三醇的用量比为0.485g/10mL。

所述Na₂WO₄·2H₂O溶液的浓度为0.05mol/L。

所述混合液中Bi与W的元素比为2:1。

所述钨酸钠与硫酸钠的质量比为1.65:1。

本发明的优点是：本发明以丙三醇和水作为溶剂，钨酸钠和硝酸铋作为前驱体，加入硫酸钠，用水热法合成具有柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂，该光催化剂易于从反应体系中分离，不会造成二次污染且在可见光处有响应，可用于可见光下催化降解各类有机污染物；制备工艺简单、条件温和且成本低廉。

附图说明

图1为不同合成方案制备的Bi₂WO₆光催化剂的XRD图谱。

图2为不同合成方案制备的Bi₂WO₆光催化剂的FESEM图谱，图中：a、b、c、d分别为在Bi₂WO₆前驱液中加入Na₂SO₄，未加入Na₂SO₄，加入Na₂CO₃，加入NaNO₃后，反应制备得到的Bi₂WO₆粉末的FESEM图谱。

图3为在Bi₂WO₆前驱液中加入Na₂SO₄反应后制备得到的柿饼状的Bi₂WO₆光催化剂的紫外-可见漫反射光谱。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例1：

一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，步骤如下：

1）将0.485g Bi(NO₃)₃·5H₂O均匀分散到10mL丙三醇溶液中，得到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液；

2）将0.165g Na₂WO₄·2H₂O溶于10mL去离子水中，搅拌得到透明的Na₂WO₄·2H₂O溶液；

3）在转数为1500r/min强力搅拌下，将Na₂WO₄·2H₂O溶液逐滴加入到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液中，混合均匀后再加入0.1g的Na₂SO₄，继续搅拌30min，得到混合液；

4）将上述混合液转移至30mL聚四氟乙烯为内胆的反应釜中，180ｏC水热条件下恒温反应24h；

5）反应结束后得到浅黄色沉淀，分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，将洗涤产物自然风干，即可制得柿饼状形貌的Bi₂WO₆光催化剂。

以下实施例为对比试验。

实施例2：

一种钨酸铋光催化剂的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤3）中不加Na₂SO₄，制得实施例2的Bi₂WO₆光催化剂。

实施例3：

一种钨酸铋光催化剂的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤3）中加入0.1g的Na₂CO₃，制得实施例3的Bi₂WO₆光催化剂。

实施例4：

一种钨酸铋光催化剂的制备方法，其步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤3）中加入0.1g的NaNO₃，制得实施例4的Bi₂WO₆光催化剂。

通过对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的Bi₂WO₆样品进行XRD分析，如图1所示，可知不同实施例制备的样品均为JCPDS39-0526型Bi₂WO₆光催化剂，而且加入Na₂SO₄后制备得到的Bi₂WO₆光催化剂结晶最好。图2为不同实施例中加入不同的酸根离子制备得到的Bi₂WO₆粉末的FESEM图谱，在Bi₂WO₆前驱液中加入Na₂SO₄，反应之后得到了具有特定形貌—柿饼状的Bi₂WO₆样品，而未加入Na₂SO₄的前驱液反应后制备的Bi₂WO₆粉末并没有形成特定的柿饼形貌，因此SO₄ ^2-在柿饼状的Bi₂WO₆样品形成过程中起到了关键作用。为了进一步证实SO₄ ^2-的作用，在实施例3、实施例4的Bi₂WO₆前驱液中加入Na₂CO₃、NaNO₃，反应之后并没有制备出柿饼状的Bi₂WO₆样品，因此证实SO₄ ^2-的存在，促成了柿饼状的Bi₂WO₆光催化剂的形成。图3为实施例1中制备的柿饼状Bi₂WO₆样品的紫外-可见漫反射光谱，制备的柿饼状的Bi₂WO₆光催化剂在455nm处可见光有响应，可用于可见光下催化降解各类有机污染物。

Claims (5)

1.一种柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）将Bi(NO₃)₃·5H₂O均匀分散到丙三醇中，得到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液；

2）将Na₂WO₄·2H₂O溶于去离子水中，搅拌得到透明的Na₂WO₄·2H₂O溶液；

3）强力搅拌下，将Na₂WO₄·2H₂O溶液逐滴加入到Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液中，混合均匀后再加入硫酸钠（Na₂SO₄），继续搅拌30min，得到混合液；

4）将上述混合液转移至以聚四氟乙烯为内胆的反应釜中进行水热反应，在180ｏC水热条件下恒温反应24h，生成浅黄色沉淀物；

5）将水热反应后得到的浅黄色沉淀物，分别用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次，自然风干后，即可制得柿饼状形貌的Bi₂WO₆光催化剂。

2.根据权利要求1所述柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：所述Bi(NO₃)₃·5H₂O丙三醇溶液中，Bi(NO₃)₃·5H₂O与丙三醇的用量比为0.485g/10mL。

3.根据权利要求1所述柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：所述Na₂WO₄·2H₂O溶液的浓度为0.05mol/L。

4.根据权利要求1所述柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：所述混合液中Bi与W的元素比为2:1。

5.根据权利要求1所述柿饼状形貌的钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于：所述钨酸钠与硫酸钠的质量比为1.65:1。

Images