CN108126756B - 钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料、其制备方法和应用 - Google Patents
钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料、其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种钨酸铋‑MIL‑53(Al)复合材料、其制备方法和应用，将制备的金属有机骨架材料MIL‑53(Al)加入到合成Bi2WO6的金属盐溶液中，充分搅拌，通过NaOH溶液调节pH，用溶剂热法制得负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL‑53(Al)复合材料。通过控制溶剂热反应的条件可调节该复合材料的微观结构及形貌。制得的负载型Bi2WO6/MIL‑53(Al)复合材料形貌为块状，且Bi2WO6均匀分布在载体MIL‑53(Al)上。本发明负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明B的降解率达到97％，还具有一定的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化剂、其制备方法和应用，特别是涉及一种负载可见光光催化剂Bi2WO6的复合材料、其制备方法和应用，还特别是涉及一种金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载光催化剂的复合材料、其制备方法和应用，还涉及一种降解水中难降解有机污染物罗丹明B的方法，应用于光催化材料技术领域。
背景技术
面对严峻的环境污染和能源危机问题，光催化反应技术因能提供有效的解决途径而受到研究者的高度关注。与在太阳光中仅占4％的紫外光光催化反应技术相比，可见光催化反应技术有着极大的优势。它可在常温常压下应用，可直接利用太阳能而无需专门的能量利用装置，能分解水体和空气中的有机污染物，乃至将其矿化为CO2和H2O。纳米光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用是实际应用中的一大瓶颈，纳米光催化材料的固定化能解决这一难题。因此，开发出新型负载型可见光光催化剂就成为光催化反应技术领域的一个重要课题。
Bi2WO6是一种重要的可见光响应型半导体材料，禁带宽度为2.6-2.7eV，比TiO2略窄，因此，在可见光区域有较强的光吸收性，它还不易发生光腐蚀，具有较好的光稳定性。但是，Bi2WO6单独使用时产生的光生电子-空穴容易复合，而抑制相应的光催化反应效率；细颗粒悬浮相Bi2WO6光催化剂极易发生颗粒团聚，因此，Bi2WO6难以直接实际使用。此外，Bi2WO6光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用也是现存的技术难题，导致光催化反应工艺成本较高，难以推广应用。
金属有机骨架材料MIL-53(Al)是一种宽禁带半导体，也是一种多孔配位网状化合物(porous coordination networks,PCNs)，其骨架金属离子与有机配体易实现功能化，MIL-53(Al)具有巨大的比表面积，已有研究证明其在复合材料催化剂中充当载体的优越性及可行性。但经文献检索和调查，未发现以硝酸铋、钨酸钠和MIL-53(Al)为原料，采用溶剂热法，制备Bi2WO6/MIL-53(Al)可见光催化材料的方法的专利申请和文献报道。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料、其制备方法和应用，通过改进的溶剂热法，来制备Bi2WO6/MIL-53(Al)新材料，使钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上，使该材料的两组分的禁带得到耦合，从而拓宽整个复合材料对可见光的响应范围，增加其在可见光下的光催化活性；本发明通过控制溶剂热反应的温度和时间等因素，来制备一系列复合材料。本发明通过对催化剂性能评价，确定一种具有优良可见光光催化性能的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的制备方法，制备一种负载型的新型高效稳定的可见光复合光催化剂。
为达到上述目的，采用如下发明构思：
通过控制复合材料中组分Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比和溶剂热反应的条件，调节复合材料的微观结构和形貌，制备出具有高可见光光催化活性和稳定性的复合材料，从而提供一种性能优良的负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的制备方法。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：
一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料，钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上，形成负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料，其中Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(1～4)，并由Bi2WO6和MIL-53(Al)两种不同的半导体材料相接触界面区域形成异质结构。
作为本发明优选的技术方案，Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(2～4)。
作为本发明优选的技术方案，制得的负载型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的形状为块状颗粒，块状颗粒平均直径不大于2μm、轴向长度不大于3μm、厚度不大于2μm。
一种本发明钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，包括如下步骤：
a.按照硝酸铝：对苯二甲酸的摩尔比为2:1的比例，将硝酸铝、对苯二甲酸和一定量的蒸馏水进行均匀混合，采用超声分散处理至少30min，得到混合液A，然后采用溶剂热法，将混合液A转移到高压釜中，再将高压釜放入温度不低于220℃的烘箱中，进行反应至少72小时，待反应产物冷却至室温后，再用二次蒸馏水离心洗涤反应产物，然后于温度不低于80℃的烘箱中，对反应产物进行真空干燥至少10小时，即得到产物MIL-53(Al)，作为载体材料备用；上述硝酸铝优选采用九水合硝酸铝；优选按照1mol的硝酸铝与不多于80mol的蒸馏水进行混合的摩尔比例，将硝酸铝、对苯二甲酸和一定量的蒸馏水进行均匀混合，得到混合液A，制备前驱体混合液；
b.按照硝酸铋、钨酸钠和MIL-53(Al)的摩尔比为4:2:(1～4)的比例称量硝酸铋和钨酸钠，作为反应物原料备用；上述硝酸铋优选采用五水合硝酸铋；上述钨酸钠优选采用二水合钨酸钠；
c.将在所述步骤b中称取的硝酸铋溶于一定量的浓度不低于2M的HNO3中，在室温下充分搅拌，使硝酸铋充分溶解，得到硝酸铋溶液；优选按照硝酸铋和HNO3的摩尔比为1:25的比例，将硝酸铋溶于HNO3中，配制硝酸铋溶液；
d.按照钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.55的比例，将在所述步骤b中称取的钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于一定量的乙二醇中，得到钨酸钠溶液，再按照钨酸钠和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(1～4)的比例，将在所述步骤a中制备的MIL-53(Al)与钨酸钠溶液进行均匀混合，采用超声分散处理至少30min，并逐滴加入到在所述步骤c中制备的硝酸铋溶液中，同时向混合液中加入NaOH溶液，调节混合液的pH至4，在室温下对混合液进行磁力搅拌至少6小时，得到混合液B；优选按照钨酸钠和乙二醇的混合比例为1mmol:20mL的比例，将钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于乙二醇，配制钨酸钠溶液；
e.采用溶剂热法，将在所述步骤d所得混合液B转移到高压釜中，再将高压釜放入温度不低于120℃的烘箱中，进行反应至少12小时，然后反应产物冷却至室温，再用二次蒸馏水和无水乙醇离心洗涤反应产物3～4次，然后将经过洗涤后的反应产物在温度不低于60℃烘箱中，对反应产物进行干燥至少10小时，即得最终产物Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。
一种本发明钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的应用，作为负载型可见光光催化剂，在光催化反应器中，在可见光条件和Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料共存的条件下，使待处理的反应溶液中的难降解有机物罗丹明B进行降解，并能实现对有机物罗丹明B的有效降解。
本发明可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料催化降解难降解有机物机理如下：
在可见光激发下，半导体Bi2WO6价带上的电子e-跃迁至它的导带上，从而产生光生电子-空穴对。由于复合材料中两半导体组分的禁带宽度不同和价带、导带位置的偏差，光生电子会转移到载体MIL-53(Al)上，导致光生电子、空穴的有效分离；同时，光生电子也可被水中O2捕获，生成·O2 -自由基，而光生空穴可与水中OH-/H2O反应生成·OH自由基，空穴、·O2 -及·OH均能与有机物发生反应，将其分解为一些有机小分子，乃至矿化成CO2和H2O等无机小分子。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料能够高效催化降解难降解有机污染物，所制备的光催化剂以MIL-53(Al)为载体，Bi2WO6均匀地分布在其表面，通过形成异质结，抑制光生电子-空穴的复合，拓展了对可见光的吸收范围，提高了光催化反应的效率，克服了单一半导体的光催化性能不佳的缺点，此外，所制备的光催化剂还具有良好的稳定性和重复使用性；
2.本发明通过两种半导体材料的复合，能有效改善纳米单体的光催化活性并增强复合材料的稳定性；此外，本发明将Bi2WO6纳米光催化剂固定在载体上，能解决光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用的难题；本发明采用溶剂热法作为一种“软解的化学过程”，通过调节溶剂热反应的条件，可以控制产物的晶粒尺寸和形貌，改变材料的微观结构、相组成和化学性质，具有显著的产业应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例一可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料和单体Bi2WO6的XRD对比图。
图2是本发明实施例一可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的SEM图。
图3是单体Bi2WO6和本发明实施例一～实施例三可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料分别与可见光共存条件下，对水中有机物罗丹明B的降解曲线对比图。
图4是本发明实施例一可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料在连续5次循环使用过程中水中有机物罗丹明B的降解曲线图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，
一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别称取0.07mol的Al(NO3)3·9H2O、0.035mol的对苯二甲酸(H2BDC)，将Al(NO3)3·9H2O和H2BDC溶于100mL的蒸馏水中，采用超声分散处理30min，进行均匀混合充分溶解，得到混合液A，然后采用溶剂热法，将混合液A转移到高压釜中，再将高压釜放入温度为220℃的烘箱中，进行反应72小时，待反应产物冷却至室温后，经离心、二次蒸馏水洗涤2次和无水乙醇洗涤1次后，得到纯净反应产物，然后于温度为80℃的烘箱中，对反应产物进行真空干燥10小时，即得到产物MIL-53(Al)，作为载体材料备用；
(2)称取2mmol的Bi(NO3)3·5H2O，溶于25mL摩尔浓度为2M的HNO3中，在室温下不断搅拌，使Bi(NO3)3·5H2O充分溶解，得到Bi(NO3)3溶液；
(3)分别称取1mmol的Na2WO4·2H2O、0.2g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和1mmol在上述步骤(1)中制得的MIL-53(Al)，将Na2WO4·2H2O和十六烷基三甲基溴化铵一并溶于20mL乙二醇溶液中，得到钨酸钠溶液，再将MIL-53(Al)与钨酸钠溶液进行均匀混合，采用超声分散处理30min，并在搅拌条件下，将上述混合液逐滴加入到在所述步骤(2)中制备的Bi(NO3)3溶液中，并向混合液中加入NaOH溶液，调节混合液的pH至4，然后在室温下对混合液进行磁力搅拌6小时，得到混合液B；
(4)采用溶剂热法，将在所述步骤(3)所得混合液B转移到100mL的高压釜中，再将高压釜放入温度为120℃的烘箱中，进行反应12小时，然后反应产物冷却至室温，再对反应产物进行离心、二次蒸馏水洗涤2次和无水乙醇洗涤1次，然后将经过洗涤后的反应产物在温度为60℃烘箱中，对反应产物进行干燥10小时，即得最终产物Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。
通过本实施例上述工艺步骤制得的新型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料经X射线衍射分析，如图1所示，可发现其组成为Bi2WO6和MIL-53(Al)两种晶体。通过本实施例上述工艺步骤制得的新型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料经扫描电子显微镜测试分析，如图2所示，可知Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的形貌为平均直径2μm、轴向长度3μm、厚度2μm的块状。通过本实施例上述工艺步骤制得的新型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料经可见光下催化降解罗丹明B溶液的试验，如图3所示，发现在所制备的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料作为催化剂作用下，水中罗丹明B能够达到97％的降解率。本实施例制备的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料作为催化剂，经连续5次循环使用后，如图4所示，对水中有机物罗丹明B的降解率仍能达到79％。本实施例制备的可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料能够高效催化降解难降解有机污染物，所制备的光催化剂以MIL-53(Al)为载体，Bi2WO6均匀地分布在其表面，通过形成异质结，抑制光生电子-空穴的复合，拓展了对可见光的吸收范围，提高了光催化反应的效率，克服了单一半导体的光催化性能不佳的缺点，此外，所制备的光催化剂还具有良好的稳定性和重复使用性。在可见光激发下，半导体Bi2WO6价带上的电子e-跃迁至它的导带上，从而产生光生电子-空穴对。由于复合材料中两半导体组分的禁带宽度不同和价带、导带位置的偏差，光生电子会转移到载体MIL-53(Al)上，导致光生电子、空穴的有效分离；同时，光生电子也可被水中O2捕获，生成·O2 -自由基，而光生空穴可与水中OH-/H2O反应生成·OH自由基，空穴、·O2 -及·OH均能与有机物发生反应，将其分解为一些有机小分子，乃至矿化成CO2和H2O等无机小分子。
本实施例制备的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料Bi2WO6/MIL-53(Al)共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明B能被有效降解。本实施例将制备的金属有机骨架材料MIL-53(Al)加入到合成Bi2WO6的金属盐溶液中，即加入到Bi2WO6的前驱体溶液中，充分搅拌，通过NaOH溶液调节pH，用溶剂热法，制得负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。通过控制溶剂热反应的条件可调节该复合材料的微观结构及形貌，制得的负载型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料形貌为平均直径2μm、轴向长度3μm、厚度2μm的块状，且Bi2WO6均匀分布在载体MIL-53(Al)上。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明B的降解率达到97.0％，还具有一定的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)本步骤与实施例一相同；
(2)本步骤与实施例一相同；
(3)分别称取1mmol的Na2WO4·2H2O、0.2g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和0.5mmol在上述步骤(1)中制得的MIL-53(Al)，将Na2WO4·2H2O和十六烷基三甲基溴化铵一并溶于20mL乙二醇溶液中，得到钨酸钠溶液，再将MIL-53(Al)与钨酸钠溶液进行均匀混合，采用超声分散处理30min，并在搅拌条件下，将上述混合液逐滴加入到在所述步骤(2)中制备的Bi(NO3)3溶液中，并向混合液中加入NaOH溶液，调节混合液的pH至4，然后在室温下对混合液进行磁力搅拌6小时，得到混合液B；
(4)采用溶剂热法，将在所述步骤(3)所得混合液B转移到100mL的高压釜中，再将高压釜放入温度为120℃的烘箱中，进行反应12小时，然后反应产物冷却至室温，再对反应产物进行离心、二次蒸馏水洗涤2次和无水乙醇洗涤1次，然后将经过洗涤后的反应产物在温度为60℃烘箱中，对反应产物进行干燥10小时，即得最终产物Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。
本实施例制备的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料Bi2WO6/MIL-53(Al)共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明B能被有效降解。本实施例将制备的金属有机骨架材料MIL-53(Al)加入到合成Bi2WO6的金属盐溶液中，即加入到Bi2WO6的前驱体溶液中，充分搅拌，通过NaOH溶液调节pH，用溶剂热法，制得负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。通过控制溶剂热反应的条件可调节该复合材料的微观结构及形貌，制得的负载型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料形貌为块状，且Bi2WO6均匀分布在载体MIL-53(Al)上。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明B的降解率达到82.2％，还具有一定的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)本步骤与实施例一相同；
(2)本步骤与实施例一相同；
(3)分别称取1mmol的Na2WO4·2H2O、0.2g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和2mmol在上述步骤(1)中制得的MIL-53(Al)，将Na2WO4·2H2O和十六烷基三甲基溴化铵一并溶于20mL乙二醇溶液中，得到钨酸钠溶液，再将MIL-53(Al)与钨酸钠溶液进行均匀混合，采用超声分散处理30min，并在搅拌条件下，将上述混合液逐滴加入到在所述步骤(2)中制备的Bi(NO3)3溶液中，并向混合液中加入NaOH溶液，调节混合液的pH至4，然后在室温下对混合液进行磁力搅拌6小时，得到混合液B；
(4)采用溶剂热法，将在所述步骤(3)所得混合液B转移到100mL的高压釜中，再将高压釜放入温度为120℃的烘箱中，进行反应12小时，然后反应产物冷却至室温，再对反应产物进行离心、二次蒸馏水洗涤2次和无水乙醇洗涤1次，然后将经过洗涤后的反应产物在温度为60℃烘箱中，对反应产物进行干燥10小时，即得最终产物Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。
本实施例制备的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料作为一种新型高效稳定的可见光光催化剂，其为负载型复合材料，钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上。在光催化反应器中在可见光和本实施例制得的复合材料Bi2WO6/MIL-53(Al)共存的条件下，反应溶液中难降解有机物罗丹明B能被有效降解。本实施例将制备的金属有机骨架材料MIL-53(Al)加入到合成Bi2WO6的金属盐溶液中，即加入到Bi2WO6的前驱体溶液中，充分搅拌，通过NaOH溶液调节pH，用溶剂热法，制得负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。通过控制溶剂热反应的条件可调节该复合材料的微观结构及形貌，制得的负载型Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料形貌为块状，且Bi2WO6均匀分布在载体MIL-53(Al)上。本实施例制得的负载型复合材料光催化剂具有高催化活性，对罗丹明B的降解率达到87.1％，还具有一定的稳定性和重复使用性，且制备工艺简单，能耗低，易于规模化生产。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，通过改变和控制溶剂热反应的温度和时间等因素，来制备一系列Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料，还能通过催化剂性能评价，确定一种具有优良可见光光催化性能的Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的制备方法，满足对不同Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的需要。本实施例利用溶剂热法，作为一种“软解的化学过程”，通过调节溶剂热反应的条件可以控制产物的晶粒尺寸和形貌，改变材料的微观结构、相组成和化学性质。
综上所述，本发明上述实施例通过改进的溶剂热法，制备了Bi2WO6/MIL-53(Al)新材料，使该材料的两组分的禁带得到耦合从而拓宽整个复合材料对可见光的响应范围，增加其在可见光下的光催化活性。本发明上述实施例通过两种半导体材料的复合，能有效改善纳米单体的光催化活性并增强复合材料的稳定性。本发明上述实施例将钨酸铋均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上，形成异质结，从而形成负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料，其中Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(1～4)是合适并能实现有效负载的比例，是易于实现的Bi2WO6负载量的工艺条件范围，低于此范围的负载量的可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的可见光光催化能力不佳，而高于此范围的负载量的可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料难于制备，并且不能实现稳定制备。实际上，对于Bi2WO6负载量高于Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:1的比例的负载量，并不能实现Bi2WO6催化剂比表面积获得更大提升，也无法保证Bi2WO6催化剂在三维网络结构的骨架材料MIL-53(Al)上的牢固度和稳定性，影响Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料的性能，不具有更高的产业价值。
本发明上述实施例将Bi2WO6纳米光催化剂固定在载体上能解决光催化材料在非均相催化反应体系中的回收及重复利用的难题，通过调节溶剂热反应的条件，可以控制产物的晶粒尺寸和形貌，改变材料的微观结构、相组成和化学性质，具有显著的产业应用价值。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料、其制备方法和应用的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料，其特征在于：先采用溶剂热法制备载体材料MIL-53(Al)，再次采用溶剂热法制备Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料，从而将钨酸铋颗粒均匀分布于金属有机骨架材料MIL-53(Al)上，形成负载型可见光光催化剂Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料，其中Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(1～4)，并由Bi2WO6和MIL-53(Al)两种不同的半导体材料相接触界面区域形成异质结构；Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料为平均直径2μm、轴向长度3μm、厚度2μm的块状颗粒。
2.根据权利要求1所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料，其特征在于：Bi2WO6和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(2～4)。
3.一种权利要求1所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.按照硝酸铝：对苯二甲酸的摩尔比为2:1的比例，将硝酸铝、对苯二甲酸和一定量的蒸馏水进行均匀混合，采用超声分散处理至少30min，得到混合液A，然后采用溶剂热法，将混合液A转移到高压釜中，再将高压釜放入温度不低于220℃的烘箱中，进行反应至少72小时，待反应产物冷却至室温后，再用二次蒸馏水离心洗涤反应产物，然后于温度不低于80℃的烘箱中，对反应产物进行真空干燥至少10小时，即得到产物MIL-53(Al)，作为载体材料备用；
b.按照硝酸铋、钨酸钠和MIL-53(Al)的摩尔比为4:2:(1～4)的比例称量硝酸铋和钨酸钠，作为反应物原料备用；
c.将在所述步骤b中称取的硝酸铋溶于一定量的浓度不低于2M的HNO3中，在室温下充分搅拌，使硝酸铋充分溶解，得到硝酸铋溶液；
d.按照钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.55的比例，将在所述步骤b中称取的钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于一定量的乙二醇中，得到钨酸钠溶液，再按照钨酸钠和MIL-53(Al)的摩尔比为2:(1～4)的比例，将在所述步骤a中制备的MIL-53(Al)与钨酸钠溶液进行均匀混合，采用超声分散处理至少30min，并逐滴加入到在所述步骤c中制备的硝酸铋溶液中，同时向混合液中加入NaOH溶液，调节混合液的pH至4，在室温下对混合液进行磁力搅拌至少6小时，得到混合液B；
e.采用溶剂热法，将在所述步骤d所得混合液B转移到高压釜中，再将高压釜放入温度不低于120℃的烘箱中，进行反应至少12小时，然后反应产物冷却至室温，再用二次蒸馏水和无水乙醇离心洗涤反应产物3～4次，然后将经过洗涤后的反应产物在温度不低于60℃烘箱中，对反应产物进行干燥至少10小时，即得最终产物Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料。
4.根据权利要求3所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，所述硝酸铝采用九水合硝酸铝。
5.根据权利要求3所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，所述硝酸铋采用五水合硝酸铋；所述钨酸钠采用二水合钨酸钠。
6.根据权利要求3所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，按照1mol的硝酸铝与不多于80mol的蒸馏水进行混合的摩尔比例，将硝酸铝、对苯二甲酸和一定量的蒸馏水进行均匀混合，得到混合液A，制备前驱体混合液。
7.根据权利要求3～6中任意一项所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤d中，按照钨酸钠和乙二醇的混合比例为1mM:20mL的比例，将钨酸钠和十六烷基三甲基溴化铵溶于乙二醇，配制钨酸钠溶液。
8.根据权利要求3～6中任意一项所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，按照硝酸铋和HNO3的摩尔比为1:25的比例，将硝酸铋溶于HNO3中，配制硝酸铋溶液。
9.一种权利要求1所述钨酸铋-MIL-53(Al)复合材料的应用，其特征在于：作为负载型可见光光催化剂，在光催化反应器中，在可见光条件和Bi2WO6/MIL-53(Al)复合材料共存的条件下，使待处理的反应溶液中的难降解有机物罗丹明B进行降解。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1951557A (zh) * | 2006-11-03 | 2007-04-25 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 超结构可见光响应的Bi2WO6光催化剂的水热制备方法 |
| CN102373507A (zh) * | 2010-08-27 | 2012-03-14 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种咪唑类离子液体辅助水热合成Bi2WO6材料的方法 |
| CN106582719A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-04-26 | 上海大学 | 一种CdS/MIL‑53(Fe)可见光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108126756A (zh) | 2018-06-08 |
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