CN107486199A - 一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107486199A CN107486199A CN201710789179.7A CN201710789179A CN107486199A CN 107486199 A CN107486199 A CN 107486199A CN 201710789179 A CN201710789179 A CN 201710789179A CN 107486199 A CN107486199 A CN 107486199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bismuth
- bismuth oxide
- bismuth tungstate
- solution
- heterojunction photocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 41
- MBIDWOISWGGCJD-UHFFFAOYSA-N [O].[Bi].[Bi] Chemical compound [O].[Bi].[Bi] MBIDWOISWGGCJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- IYNWNKYVHCVUCJ-UHFFFAOYSA-N bismuth Chemical compound [Bi].[Bi] IYNWNKYVHCVUCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 abstract description 3
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 29
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 16
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 15
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 13
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 11
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 10
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 5
- -1 meanwhile Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- JTRONPPAUSSTQI-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diol;ethanol Chemical compound CCO.OCCO JTRONPPAUSSTQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/31—Chromium, molybdenum or tungsten combined with bismuth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于半导体催化领域，公开了一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，由摩尔比为0.1:1‑0.5:1的三氧化二铋和钨酸铋复合形成异质结构，三氧化二铋负载于钨酸铋的表面。本发明采用硝酸铋和偏钨酸铵为原料，采用溶剂热法一步合成三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂。本发明制备方法简单，合成周期短，制备出的样品纯度高，而且具有典型p‑n异质结构，能有效抑制光生电子和空穴的复合，促进光生载流子的分离，具有高活性，宽光谱响应的特点，具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于半导体光催化领域，具体的说，特别涉及一种异质结光催化剂及其制备方法。
背景技术
随着工业经济的发展，水中有机污染物的排放量越来越大，尤其是难降解废水导致水质恶化现象日益严重，采用传统的处理技术已经得不到有效的处理，其中光催化技术具有清洁、无二次污染、可以利用太阳能等优点受到广大研究者的重视。然而传统的TiO2半导体材料由于禁带较宽(3.2eV)，因此只能利用太阳光中的紫外光。所以，研究具有可见光响应的光催化材料是光催化的主要研究方向。
钨酸铋(Bi2WO6)作为p型半导体材料的一种，具有钙钛矿片层结构，其禁带宽度为2.7eV左右，在波长大于420nm的可见光区域有较强的吸收，可同时利用太阳光中的紫外光和可见光，越来越受到广大研究者的青睐。然而由于吸附性较差导致其光生载流子的分离效率较低。
目前，TiO2/Bi2WO6,BiOI/Bi2WO6,Bi2WO6/g-C3N4,Bi2WO6/ZnO等异质结构的光催化剂被成功合成。研究表明，复合后的催化剂能有效抑制光生电子-空穴的再复合，大大提高了光催化活性。
Bi2O3作为一种n型半导体，和Bi2WO6具有互补的能带关系，能形成p-n异质结构，该结构能有效抑制光生电子和空穴的复合，大大提高光催化反应效率。
然而，目前在合成Bi2O3/Bi2WO6异质结催化剂的时候，往往需要制备出两种材料的前驱体，再进行复合，这样便会造成合成周期的延长，实验过程的繁琐。另外，如果以钨酸钠为原料，则会因为钠离子的引入增加去除的成本，增加试验步骤，处理不好则会造成杂质的产生，影响样品纯度。因此研发出一种制备方法简单，高活性，具用较高应用价值的Bi2O3/Bi2WO6的异质结光催化剂尤为重要。
发明内容
本发明提供了一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法，解决了Bi2O3/Bi2WO6异质结催化剂在合成过程中，需要提前制备两种复合材料前驱体的技术困难。
本发明采用硝酸铋和偏钨酸铵为原料，采用溶剂热法一步合成三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。制备方法简单，周期短，制备出的样品纯度高，光吸收范围宽，可见光利用率高，能有效的促进光生电子和空穴的分离，光催化活性和稳定性好，短时间内即可迅速降解罗丹明B染料。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，由摩尔比为0.1:1-0.5:1的三氧化二铋和钨酸铋复合形成异质结构，三氧化二铋颗粒均匀分散于钨酸铋纳米颗粒表面，其中钨酸铋的物相为斜方晶型。
所述三氧化二铋与所述钨酸铋的摩尔比为0.1:1-0.5:1。
一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，采用以下步骤进行：
(1)将(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在乙二醇中，记为A溶液。
(2)称取摩尔量26.4-36倍于步骤(1)中所述(NH4)10W12O41·5H2O的Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于步骤(1)中等量的乙二醇中，记为B溶液。
(3)在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入体积为2-3倍于步骤(1)中所述乙二醇的乙醇，继续搅拌10min至混合均匀,记为C溶液。
(4)将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱160-200℃恒温反应5-12h
(5)取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
(6)将干燥产物置于马弗炉中350-450℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。
优选的，步骤(3)中加入的乙醇的量为乙二醇的2倍
优选的，步骤(4)中鼓风干燥箱的加热温度为170℃
优选的，步骤(4)中的恒温反应时间为6h
优选的，步骤(6)中的煅烧温度为400℃
本发明的有益效果是：
(1)本发明制备的Bi2O3/Bi2WO6具有典型的p-n异质结构，在光照条件下，Bi2WO6和Bi2O3价带上的电子受激发跃迁到导带，由于Bi2O3的导带位置比Bi2WO6导带更负，因此Bi2O3的导带上的电子就会迁移到Bi2WO6的片层结构中，而不是在表面上积累，这样便实现了光生电子与光生空穴的分离，异质结构满足了高活性，宽光谱响应的特点。
(2)本发明制备的Bi2O3/Bi2WO6光催化剂光降解有机染料罗丹明B时，相较于单体Bi2WO6，光催化效率更高，稳定性更好。
(3)本发明的制备方法简单，合成周期短，制备出的样品纯度高。
附图说明
图1是实施例1、实施例5制备的Bi2O3/Bi2WO6异质结光催化剂的X射线衍射(XRD)谱图；
图2是实施例1制备的Bi2O3/Bi2WO6异质结光催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图像，参考单体Bi2WO6；
图3是实施例1制备的Bi2O3/Bi2WO6异质结光催化剂的傅里叶红外光谱(FT-IR)分析图，参考单体Bi2O3和单体Bi2WO6
图4是Bi2O3/Bi2WO6光催化剂异质结构的形成过程图；
图5是实施例1、实施例5制备的Bi2O3/Bi2WO6异质结光催化剂降解罗丹明B的去除率走势图，参考单体Bi2WO6的降解曲线图；
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
以下实施例中采用的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、偏钨酸铵((NH4)10W12O41·5H2O)、乙二醇、乙醇、罗丹明B(RhB)均为分析纯。
实施例1
第一步：取0.00025mol(0.7391g)(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在18ml乙二醇中，记为A溶液。
第二部：取0.0066mol(3.2015g)Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于18ml乙二醇中，记为B溶液。
第三部：在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入36ml乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液。
第四步：将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱170℃恒温反应6h
第五步：取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
第六步：将干燥产物置于马弗炉中400℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。(Bi2O3/Bi2WO6的摩尔比＝0.1:1)
由图1的X射线衍射(XRD)谱图可以看出，本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂在28.3°，32.8°，47.1°，55.8°，58.5°等衍射角的位置上出现了斜方晶相Bi2WO6的衍射峰，同时，在27.9°，32.7°，46.2°，55.5°出现了立方相Bi2O3的衍射峰，说明该制备方法成功制得了Bi2WO6和Bi2O3复合材料，同时，掺入Bi2O3后，Bi2WO6的衍射峰没有出现明显的移动现象，表明Bi2O3物相单独存在的，没有掺杂在Bi2WO6的晶格之中。用该方法制备的样品结晶度高，较为纯净。
扫描电子显微镜(SEM)图像可以看出，本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，Bi2O3负载于Bi2WO6的表面，且分散性较好，这样有利于光生载流子的分离。
傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)可以看出，本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂同时出现了Bi2O3和Bi2WO6的衍射峰，表明制备的光催化剂中Bi2O3、Bi2WO6仍保持原来的化合态，由于两者形成的异质结构，可以进一步抑制光生电子-空穴的复合，进而提高了光催化效率。
图4是Bi2O3/Bi2WO6光催化剂异质结构的形成过程图，从图中可以清楚地看到电子的迁移过程。在光照条件下，Bi2WO6和Bi2O3价带上的电子受激发跃迁到导带，由于Bi2O3的导带位置比Bi2WO6导带更负，因此Bi2O3的导带上的电子就会迁移到Bi2WO6的片层结构中，而不是在表面上积累，这样便实现了光生电子与光生空穴的分离，提高了光催化效率。
本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的光催化活性可以用降解罗丹明B染料来评价。称取本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂50mg置于光催化反应试管中，并向其中加入10mg/L罗丹明B溶液100ml。开启搅拌按钮，在黑暗的条件下让其反应半小时，使样品达到吸附平衡。然后打开光源，在XPA反应仪(300W氙灯作光源)中对罗丹明B进行光降解实验。每隔20min取样10ml，持续时间120min。图5所示结果表明在实验条件下，利用本实施例1所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂对10mg/L的罗丹明B进行活性考察，在前20min内，罗丹明B被迅速降解，基本上达到了50％，光催化反应120min，达到了最大去除效率82.8％，和单体钨酸铋相比，表现出了较高的催化性能，这是由于所形成的异质结构有利于光生电子与光生空穴的分离，增加了活性位点，提高了催化剂活性。
实施例2
第一步：取0.00025mol(0.7391g)(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在18ml乙二醇中，记为A溶液。
第二部：取0.0072mol(3.4925g)Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于18ml乙二醇中，记为B溶液。
第三部：在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入36ml乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液。
第四步：将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱170℃恒温反应6h
第五步：取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
第六步：将干燥产物置于马弗炉中400℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。(Bi2O3/Bi2WO6的摩尔比＝0.2:1)
采用XRD、SEM、FT-IR等催化手段对本实验实施例2所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂进行表征分析。
由图1的X射线衍射(XRD)谱图可以看出，本实施例2所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂在28.3°，32.8°，47.1°，55.8°，58.5°等衍射角的位置上出现了斜方晶相Bi2WO6的衍射峰，同时，在27.9°，32.7°，46.2°，55.5°出现了立方相Bi2O3的衍射峰，说明该制备方法成功制得了Bi2WO6和Bi2O3复合材料，同时，掺入Bi2O3后，Bi2WO6的衍射峰没有出现明显的移动现象，表明Bi2O3物相单独存在的，没有掺杂在Bi2WO6的晶格之中。用该方法制备的样品结晶度高，较为纯净。
扫描电子显微镜(SEM)图像可以看出，本实施例2所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，Bi2O3负载于Bi2WO6的表面，且分散性较好，这样有利于光生载流子的分离。
傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)可以看出，本实施例2所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂同时出现了Bi2O3和Bi2WO6的衍射峰，表明制备的光催化剂中Bi2O3、Bi2WO6仍保持原来的化合态，由于两者形成的异质结构，可以进一步抑制光生电子-空穴的复合，进而提高了光催化效率。
图5所示结果表明在实验条件下，利用本实施例2所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂对10mg/L的罗丹明B进行活性考察，在前20min内，罗丹明B被迅速降解，基本上达到了50％，光催化反应120min，达到了最大去除效率82.8％，和单体钨酸铋相比，表现出了较高的催化性能，这是由于所形成的异质结构有利于光生电子与光生空穴的分离，增加了活性位点，提高了催化剂活性。
实施例3
第一步：取0.00025mol(0.7391g)(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在18ml乙二醇中，记为A溶液。
第二部：取0.0078mol(3.7835g)Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于18ml乙二醇中，记为B溶液。
第三部：在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入36ml乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液。
第四步：将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱170℃恒温反应6h
第五步：取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
第六步：将干燥产物置于马弗炉中400℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。(Bi2O3/Bi2WO6的摩尔比＝0.3:1)
采用XRD、SEM、FT-IR等催化手段对本实验实施例3所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂进行表征分析。
由图1的X射线衍射(XRD)谱图可以看出，本实施例3所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂在28.3°，32.8°，47.1°，55.8°，58.5°等衍射角的位置上出现了斜方晶相Bi2WO6的衍射峰，同时，在27.9°，32.7°，46.2°，55.5°出现了立方相Bi2O3的衍射峰，说明该制备方法成功制得了Bi2WO6和Bi2O3复合材料，同时，掺入Bi2O3后，Bi2WO6的衍射峰没有出现明显的移动现象，表明Bi2O3物相单独存在的，没有掺杂在Bi2WO6的晶格之中。用该方法制备的样品结晶度高，较为纯净。
扫描电子显微镜(SEM)图像可以看出，本实施例3所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，Bi2O3负载于Bi2WO6的表面，且分散性较好，这样有利于光生载流子的分离。
傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)可以看出，本实施例3所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂同时出现了Bi2O3和Bi2WO6的衍射峰，表明制备的光催化剂中Bi2O3、Bi2WO6仍保持原来的化合态，由于两者形成的异质结构，可以进一步抑制光生电子-空穴的复合，进而提高了光催化效率。
图5所示结果表明在实验条件下，利用本实施例3所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂对10mg/L的罗丹明B进行活性考察，在前20min内，罗丹明B被迅速降解，基本上达到了50％，光催化反应120min，达到了最大去除效率82.8％，和单体钨酸铋相比，表现出了较高的催化性能，这是由于所形成的异质结构有利于光生电子与光生空穴的分离，增加了活性位点，提高了催化剂活性。
实施例4
第一步：取0.00025mol(0.7391g)(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在18ml乙二醇中，记为A溶液。
第二部：取0.0084mol(4.0746g)Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于18ml乙二醇中，记为B溶液。
第三部：在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入36ml乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液。
第四步：将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱170℃恒温反应6h
第五步：取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
第六步：将干燥产物置于马弗炉中400℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。(Bi2O3/Bi2WO6的摩尔比＝0.4:1)
采用XRD、SEM、FT-IR等催化手段对本实验实施例4所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂进行表征分析。
由图1的X射线衍射(XRD)谱图可以看出，本实施例4所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂在28.3°，32.8°，47.1°，55.8°，58.5°等衍射角的位置上出现了斜方晶相Bi2WO6的衍射峰，同时，在27.9°，32.7°，46.2°，55.5°出现了立方相Bi2O3的衍射峰，说明该制备方法成功制得了Bi2WO6和Bi2O3复合材料，同时，掺入Bi2O3后，Bi2WO6的衍射峰没有出现明显的移动现象，表明Bi2O3物相单独存在的，没有掺杂在Bi2WO6的晶格之中。用该方法制备的样品结晶度高，较为纯净。
扫描电子显微镜(SEM)图像可以看出，本实施例4所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，Bi2O3负载于Bi2WO6的表面，且分散性较好，这样有利于光生载流子的分离。
傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)可以看出，本实施例4所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂同时出现了Bi2O3和Bi2WO6的衍射峰，表明制备的光催化剂中Bi2O3、Bi2WO6仍保持原来的化合态，由于两者形成的异质结构，可以进一步抑制光生电子-空穴的复合，进而提高了光催化效率。
图5所示结果表明在实验条件下，利用本实施例4所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂对10mg/L的罗丹明B进行活性考察，在前20min内，罗丹明B被迅速降解，基本上达到了50％，光催化反应120min，达到了最大去除效率82.8％，和单体钨酸铋相比，表现出了较高的催化性能，这是由于所形成的异质结构有利于光生电子与光生空穴的分离，增加了活性位点，提高了催化剂活性。
实施例5
第一步：取0.00025mol(0.7391g)(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在18ml乙二醇中，记为A溶液。
第二部：取0.009mol(4.3656g)Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于18ml乙二醇中，记为B溶液。
第三部：在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入36ml乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液。
第四步：将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱170℃恒温反应6h
第五步：取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h
第六步：将干燥产物置于马弗炉中400℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。(Bi2O3/Bi2WO6的摩尔比＝0.5:1)
采用XRD、SEM、FT-IR等催化手段对本实验实施例5所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂进行表征分析。
由图1的X射线衍射(XRD)谱图可以看出，本实施例5所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂在28.3°，32.8°，47.1°，55.8°，58.5°等衍射角的位置上出现了斜方晶相Bi2WO6的衍射峰，同时，在27.9°，32.7°，46.2°，55.5°出现了立方相Bi2O3的衍射峰，说明该制备方法成功制得了Bi2WO6和Bi2O3复合材料，同时，掺入Bi2O3后，Bi2WO6的衍射峰没有出现明显的移动现象，表明Bi2O3物相单独存在的，没有掺杂在Bi2WO6的晶格之中。用该方法制备的样品结晶度高，较为纯净。
扫描电子显微镜(SEM)图像可以看出，本实施例5所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，Bi2O3负载于Bi2WO6的表面，且分散性较好，这样有利于光生载流子的分离。
傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)可以看出，本实施例5所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂同时出现了Bi2O3和Bi2WO6的衍射峰，表明制备的光催化剂中Bi2O3、Bi2WO6仍保持原来的化合态，由于两者形成的异质结构，可以进一步抑制光生电子-空穴的复合，进而提高了光催化效率。
图5所示结果表明在实验条件下，利用本实施例5所制备的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂对10mg/L的罗丹明B进行活性考察，在前20min内，罗丹明B被迅速降解，基本上达到了50％，光催化反应120min，达到了最大去除效率82.8％，和单体钨酸铋相比，表现出了较高的催化性能，这是由于所形成的异质结构有利于光生电子与光生空穴的分离，增加了活性位点，提高了催化剂活性。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂，其特征在于，由摩尔比为0.1:1-0.5:1的三氧化二铋和钨酸铋复合形成异质结构，三氧化二铋负载于钨酸铋的表面，其中钨酸铋为斜方晶相。
2.一种制备如权利要求1所述的三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的方法，其特征在于，采用以下步骤进行：
(1)将(NH4)10W12O41·5H2O在磁力搅拌的条件下溶解在乙二醇中，记为A溶液；
(2)称取摩尔量26.4-36倍于步骤(1)中所述(NH4)10W12O41·5H2O的Bi(NO3)3·5H2O在超声协助下溶解于步骤(1)中等量的乙二醇中，记为B溶液；
(3)在磁力搅拌条件下，将A溶液缓慢加入B溶液中，再加入体积为2-3倍于步骤(1)中所述乙二醇的乙醇，继续搅拌10min至混合均匀，记为C溶液；
(4)将C溶液移入水热反应釜中，置于鼓风干燥箱160-200℃恒温反应5-12h；
(5)取出反应物，用无水乙醇反复洗涤几次，在60℃下干燥6h；
(6)将干燥产物置于马弗炉中350-450℃煅烧成粉末，冷却后取出研磨，得到三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂。
3.根据权利要求2所述的一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中加入的乙醇的量为乙二醇的2倍。
4.根据权利要求2所述的一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中鼓风干燥箱的加热温度为170℃。
5.根据权利要求2所述的一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，步骤(4)中的恒温反应时间为6h。
6.根据权利要求2所述的一种三氧化二铋-钨酸铋异质结光催化剂的制备方法，步骤(6)中的煅烧温度为400℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710789179.7A CN107486199A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710789179.7A CN107486199A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107486199A true CN107486199A (zh) | 2017-12-19 |
Family
ID=60651504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710789179.7A Pending CN107486199A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107486199A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108479758A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-04 | 合肥工业大学 | 一种氧化钨铋纳米光催化剂的制备方法 |
| CN109939673A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN110508272A (zh) * | 2018-05-22 | 2019-11-29 | 南京理工大学 | 氧化铋/钼酸铋复合零隙异质结光催化剂的制备方法 |
| CN111203239A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-05-29 | 齐鲁工业大学 | 一种钨酸铋/硫化铋/二硫化钼异质结三元复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111330617A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 上海电力大学 | 铋金属负载氮化钨光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111468134A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-07-31 | 辽宁大学 | 一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113083287A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-09 | 沈阳工业大学 | 纳米颗粒堆积片层结构铋与钨酸铋复合粉体及制备方法 |
| CN113398994A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-17 | 西北大学 | 一种Keggin型杂多酸难溶盐异质结催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114944288A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-08-26 | 江西科技师范大学 | 一种花状三氧化二铋及其制备方法、应用和制得的电极 |
-
2017
- 2017-09-05 CN CN201710789179.7A patent/CN107486199A/zh active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108479758A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-04 | 合肥工业大学 | 一种氧化钨铋纳米光催化剂的制备方法 |
| CN108479758B (zh) * | 2018-04-13 | 2020-10-27 | 合肥工业大学 | 一种氧化钨铋纳米光催化剂的制备方法 |
| CN110508272A (zh) * | 2018-05-22 | 2019-11-29 | 南京理工大学 | 氧化铋/钼酸铋复合零隙异质结光催化剂的制备方法 |
| CN110508272B (zh) * | 2018-05-22 | 2022-04-19 | 南京理工大学 | 氧化铋/钼酸铋复合零隙异质结光催化剂的制备方法 |
| CN109939673B (zh) * | 2019-03-26 | 2020-08-18 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN109939673A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-28 | 延安大学 | 一种超薄氧化铋/钼酸铋异质结光催化材料及其制备方法 |
| CN111203239B (zh) * | 2020-02-27 | 2021-05-28 | 齐鲁工业大学 | 一种钨酸铋/硫化铋/二硫化钼异质结三元复合材料及其制备方法和应用 |
| WO2021169196A1 (zh) * | 2020-02-27 | 2021-09-02 | 齐鲁工业大学 | 一种钨酸铋/硫化铋/二硫化钼异质结三元复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111203239A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-05-29 | 齐鲁工业大学 | 一种钨酸铋/硫化铋/二硫化钼异质结三元复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111330617A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 上海电力大学 | 铋金属负载氮化钨光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111330617B (zh) * | 2020-03-09 | 2022-08-23 | 上海电力大学 | 铋金属负载氮化钨光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111468134A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-07-31 | 辽宁大学 | 一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111468134B (zh) * | 2020-06-02 | 2022-06-14 | 辽宁大学 | 一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113083287A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-09 | 沈阳工业大学 | 纳米颗粒堆积片层结构铋与钨酸铋复合粉体及制备方法 |
| CN113083287B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-09-19 | 沈阳工业大学 | 纳米颗粒堆积片层结构铋与钨酸铋复合粉体及制备方法 |
| CN113398994A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-17 | 西北大学 | 一种Keggin型杂多酸难溶盐异质结催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113398994B (zh) * | 2021-06-25 | 2023-10-03 | 西北大学 | 一种Keggin型杂多酸难溶盐异质结催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114944288A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-08-26 | 江西科技师范大学 | 一种花状三氧化二铋及其制备方法、应用和制得的电极 |
| CN114944288B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-04-25 | 江西科技师范大学 | 一种花状三氧化二铋及其制备方法、应用和制得的电极 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107486199A (zh) | 一种三氧化二铋‑钨酸铋异质结光催化剂及其制备方法 | |
| WO2017012210A1 (zh) | 金属氧化物-氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104722302B (zh) | 酸化混晶TiO2纳米线负载型光催化剂及其制备与应用 | |
| CN106824213B (zh) | 一种钴氧化物掺杂的碱式碳酸铋/氯氧化铋光催化剂及其制备方法 | |
| CN110354840B (zh) | 一种制备β-Bi2O3/BiVO4复合光催化材料的方法 | |
| CN103172030A (zh) | 氧化物粉体及其制备方法、催化剂、以及催化剂载体 | |
| Gupta et al. | Mn-modified Bi 2 Ti 2 O 7 photocatalysts: bandgap engineered multifunctional photocatalysts for hydrogen generation | |
| CN113713823B (zh) | 一种CoTiO3/BiVO4复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN104108753A (zh) | 一种可见光响应的BiVO4催化剂的制备 | |
| CN104056619B (zh) | 一种利用WO3和稀土金属元素La对光催化剂TiO2进行改性的方法 | |
| CN110152665A (zh) | CuO/Cu2O/Cu三元复合材料的制备方法 | |
| Patra et al. | Modulating the electronic structure of lanthanum manganite by ruthenium doping for enhanced photocatalytic water oxidation | |
| CN106975509B (zh) | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN105817244B (zh) | 一种AgI/β‑Bi2O3‑Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110560172A (zh) | 一种具有光催化性能的锆金属有机框架异质结材料及其制备方法 | |
| CN100453165C (zh) | 纳米二氧化钛/二氧化硒复合物及其制备方法 | |
| CN106140158A (zh) | 一种Ag‑TiO2//BiVO4三元光催化剂的制备方法 | |
| CN109289830A (zh) | 一种制备稀土铈掺杂氧化锌的方法 | |
| CN113134352B (zh) | 一种催化氮氧化物直接分解的复合金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN105056965A (zh) | 生物碳球负载钼酸亚铁Fenton催化剂、制备方法及应用 | |
| CN102380408A (zh) | 一种纳米钽酸钠光催化剂的制备方法 | |
| CN102489329A (zh) | 一种用于可见光催化还原水制氢的催化体系及其制备方法 | |
| CN108554427B (zh) | 一种In2O3/BiOI半导体复合光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN103433036A (zh) | 一种光催化材料Ag/AgMO2及其制备方法 | |
| CN114849789B (zh) | Mil-125负载1t相硫化钼复合光催化剂的制备方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171219 |