CN110152701B - 一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110152701B CN110152701B CN201910521083.1A CN201910521083A CN110152701B CN 110152701 B CN110152701 B CN 110152701B CN 201910521083 A CN201910521083 A CN 201910521083A CN 110152701 B CN110152701 B CN 110152701B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- photocatalyst
- deionized water
- carrying
- stirring
- 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.)
- Active
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 36
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N bismuth;trinitrate;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FBXVOTBTGXARNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 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 claims description 13
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 10
- QWMFKVNJIYNWII-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(2,5-dimethylpyrrol-1-yl)pyridine Chemical compound CC1=CC=C(C)N1C1=CC=C(Br)C=N1 QWMFKVNJIYNWII-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 claims description 6
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 2
- 229910020350 Na2WO4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000014 Bismuth subcarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001622 bismuth compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- FWIZHMQARNODNX-UHFFFAOYSA-L dibismuth;oxygen(2-);carbonate Chemical compound [O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3].[O-]C([O-])=O FWIZHMQARNODNX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 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
Images
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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
- B01J27/232—Carbonates
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- 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
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/51—Spheres
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种两步溶剂热法合成Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+球状复合光催化剂的方法及应用，属于光催化材料制备技术领域。以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O的混合溶液为前驱体，采用水热法结合煅烧法获得Bi2WO6:Yb3+、Er3+粉末；将Bi2WO6:Yb3+、Er3+粉末加入到Bi2O2CO3的前驱体溶液中混合均匀，得到的悬浊液转移至聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，置于烘箱中，再次溶剂热反应，自然冷却至室温，将所得沉淀用去离子水和无水乙醇分别漂洗，离心分离，于干燥箱内干燥，得Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+。本发明合成方法简单，成本低，合成的样品形貌完好，尺寸均匀，平均直径约为10μm，该复合催化剂有望在光催化领域获得广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米光催化材料的制备，尤其涉及一种采用两步水热法合成Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+球状复合光催化剂及其制备方法和应用，属于无机纳米材料制备技术领域。
背景技术
随着人类社会的发展，环境污染问题已经越来越严重，因此解决环境污染问题所面临的新挑战也日益增大。光催化环境净化技术是利用光催化反应形成的电子-空穴对以及产生的一系列具有高氧化还原点位的活性氧物质，通过氧化还原反应，将环境体系中各种有机或无机污染物降解甚至矿化。目前，多种光催化剂被研究和报道，其中新型铋系化合物，如钨酸铋、碳酸氧铋等由于其较低的禁带宽度和较好的可见光响应，且成本低，安全性高，在环境净化中表现出较广阔的应用前景。
然而，单一的铋系光催化剂由于比表面积小，没有足够的反应活性位，并且本身的结构不利于电子的转移和储存，不能有效转移光生载流子，导致光生电子和空穴极易复合，从而降低了催化剂的光催化活性。
因此，提供一种高效的铋系光催化剂是当前研究的热点问题。
发明内容
本发明提供一种球状复合光催化剂Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+及其制备方法与应用。由于稀土离子的掺杂，Yb3+，Er3+离子之间产生能量传递，并将能量传递给Bi2O2CO3、Bi2WO6，使电子和空穴分离，进而增强了光催化效果；比起纯的Bi2O2CO3、Bi2WO6及 Bi2WO6：Yb3+、Er3+，该复合光催化剂具有更大的比表面积，可以提供足够的反应活性位；这两点都有利于提高光催化活性，其制备方法简单、方便，制备条件温和。
本发明采用的技术方案为：一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，制备方法包括如下步骤：
1)取氧化镱和氧化铒溶解于稀硝酸中，加热搅拌，得到Yb3+-Er3+溶液；
2)将五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将二水钨酸钠溶解于去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并调解混合溶液的 PH，常温搅拌得到白色悬浊液；
3)取Yb3+-Er3+溶液滴加到步骤2)得到的白色悬浊液中，继续常温搅拌；
4)将步骤3)得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于一定温度下进行溶剂热反应后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇洗涤并离心分离，烘箱中干燥后于马弗炉中焙烧得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉；
5)在常温搅拌下将乙二醇和去离子水混合形成均匀混合溶剂；将五水硝酸铋溶于混合溶剂中，持续搅拌至形成澄清溶液，得到Bi2O2CO3前驱体溶液；
6)将步骤4)所得的Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉，加入步骤5)中所得的 Bi2O2CO3前驱体溶液中，常温搅拌30min，得到混合均匀的悬浊液；
7)将步骤6)得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于一定温度下溶剂热反应后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇充分洗涤并离心分离，烘箱中干燥后得到Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤1)和步骤2)中，按物质的量比，Bi3+:Yb3+为1:0.01-0.05；Bi3+:Er3+为1:0.01-0.05。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤2)中，所述的调节PH的稀硝酸浓度为0.4mol/L；所述的调节混合溶液的PH至1，常温搅拌的时间为30-60min。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤2)中，按摩尔比，五水硝酸铋：二水钨酸钠＝1-5:1。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤4)具体为：将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃下进行溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍后，6000rpm离心分离，烘箱60℃干燥10h，在550-650℃下焙烧4-6h得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤5)中，乙二醇和去离子水的体积比为4:1；按固液比，五水硝酸铋：乙二醇和去离子水混合溶剂＝1mmol：0.01-0.05L。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤6)中，按质量比，Bi2WO6： Yb3 +、Er3+发光纳米粉：步骤5)中所得的Bi2O2CO3前驱体＝0.4-0.8:1。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，步骤7)具体为，将步骤6)所得溶液转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于180℃下溶剂热反应12h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍后，8000rpm离心分离，烘箱80-100℃干燥12-15h，得Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂。
上述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂在可见光下降解罗丹明B中的应用。
上述的应用，在罗丹明B中加入上述的任一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，在可见光下进行催化降解。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的方法制备的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂在可见光(400≤λ≤760nm)和红外光(λ＝976nm)下，均可实现光催化降解。
2、本发明的方法制备的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂样品形貌完好，尺寸均匀，球状结构粒径大约为10μm。
3、本发明的方法工艺简单，重复性好，具有很好的应用前景。
附图说明
图1是利用XRD测试样品的物相结构。
图2是利用SEM测试样品的微观形貌；
其中，a:纯Bi2O2CO3；b:纯Bi2WO6；c:Bi2WO6:Yb3+、Er3+；d:Bi2O2CO3/Bi2WO6： Yb3+、Er3 +-60％。
图3是Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂在可见光(λ≥400nm)下降解10mg/L的RhB的紫外-可见吸收光谱图。
图4是不同实施例中的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂在可见光(λ≥400nm)照射下100min对RhB的降解效果。
图5是Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂在红外光(976nm)下降解10mg/L的RhB的紫外-可见吸收光谱图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的说明，这些实施例只能用来说明本发明，但是不限制本发明的范围。
实施例1纯Bi2O2CO3的制备
一、制备方法如下：
称取0.485g五水硝酸铋溶解于24ml乙二醇和6ml去离子水形成的混合溶剂中，常温搅拌至澄清后，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移至100ml水热反应釜中，并将水热釜放置于180℃烘箱中溶剂热反应12h。待反应结束，关闭烘箱将水热釜冷却至室温，得到沉淀物。取沉淀物于离心管中，经去离子水和无水乙醇各离心洗涤3遍后，在80℃下干燥12h，得到纯Bi2O2CO3样品。
二、测试结果
图1中(a)曲线为纯的Bi2O2CO3样品的XRD检测。由图可见，纯的Bi2O2CO3样品的衍射峰与Bi2O2CO3的标准卡片(PDF#25-1464)完全一致。
图2中(a)为纯的Bi2O2CO3样品的SEM检测图。由图可见，纯的Bi2O2CO3样品表现为类花状结构，由厚度为几十纳米的规整纳米片松散组装而成。
实施例2纯Bi2WO6的制备
一、制备方法如下：
将2mmol五水硝酸铋溶解于10ml(0.4mol/L)的稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将1mmol的二水钨酸钠溶解于20ml去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并用0.4mol/L的稀硝酸调解混合溶液的PH为1，常温搅拌60min得到白色悬浊液。将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中80℃干燥后于马弗炉中550℃焙烧4h得到Bi2WO6纳米粉。
二、测试结果
图1中(b)曲线为纯的Bi2WO6样品的XRD检测。由图可见，纯的Bi2WO6样品的衍射峰与Bi2WO6的标准卡片(JCPDS,NO.39.0256)完全一致。
图2中(b)为纯的Bi2WO6样品的SEM检测图。由图可见，纯钨酸铋表现为自由分布的网状结构。
实施例3 Bi2WO6：Yb3+、Er3+的制备
一、制备方法如下：
(1)取0.3mmol氧化镱和0.1mmol氧化铒溶解于10mL(0.4mol/L)稀硝酸中，加热搅拌，得到的Yb3+-Er3+溶液。
(2)将2mmol五水硝酸铋溶解于10ml稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将1mmol 的二水钨酸钠溶解于20ml去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并用0.4mol/L的稀硝酸调解混合溶液的PH为1，常温搅拌60min得到白色悬浊液。取 1ml的Yb3 +-Er3+溶液滴加入30mL白色悬浊液中，继续常温搅拌。将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中80℃干燥后于马弗炉中550℃焙烧4h得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉。
二、测试结果
图1中(c)曲线为Bi2WO6：Yb3+、Er3+光催化剂的XRD检测。由图可见，Bi2WO6： Yb3+、Er3 +复合光催化剂的衍射峰与纯Bi2WO6全部的特征峰无明显差别，可见稀土离子的掺杂没有改变Bi2WO6的结构。
图2中(c)为Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的SEM检测图。由图可见， Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂表现为片状堆积的花状结构。
实施例4 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-40％球状复合光催化剂的制备
一、制备方法如下：
(1)取0.3mmol氧化镱和0.1mmol氧化铒溶解于10mL(0.4mol/L)稀硝酸中，加热搅拌，得到Yb3+-Er3+溶液。
(2)将2mmol五水硝酸铋溶解于10ml稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将1mmol 的二水钨酸钠溶解于20ml去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并用0.4mol/L稀硝酸调解混合溶液的PH为1，常温搅拌60min得到白色悬浊液。取 1ml的Yb3+-Er3+溶液滴加入30mL白色悬浊液中，继续常温搅拌。将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中80℃干燥后于马弗炉中550℃焙烧4h得到Bi2WO6： Yb3+、Er3+发光纳米粉。
(3)在常温搅拌下将0.485g五水硝酸铋溶于24ml乙二醇和6ml去离子水形成的混合溶剂中；取0.1g Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉加入到五水硝酸铋溶液中，搅拌30min，得到混合均匀的悬浊液。得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于180℃下溶剂热反应12h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中干燥后得到Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂。
二、测试结果
图1中(d)曲线为Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的XRD检测。由图可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的衍射峰既包含了Bi2O2CO3全部的特征峰，又包含了Bi2WO6的部分特征峰。
实施例5 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂的制备
一、制备方法如下：
(1)取0.3mmol氧化镱和0.1mmol氧化铒溶解于10mL稀硝酸中，加热搅拌，得到Yb3+-Er3+溶液。
(2)将2mmol五水硝酸铋溶解于10ml稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将1mmol 的二水钨酸钠溶解于20ml去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并用稀硝酸调解混合溶液的PH为1，常温搅拌60min得到白色悬浊液。取1ml的Yb3+- Er3+溶液滴加入30mL白色悬浊液中，继续常温搅拌。将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤 3遍并离心分离，烘箱中80℃干燥后于马弗炉中550℃焙烧4h得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉。
(3)在常温搅拌下将0.485g五水硝酸铋溶于24ml乙二醇和6ml去离子水形成的混合溶剂中；取0.15g Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉加入到五水硝酸铋溶液中，搅拌30min，得到混合均匀的悬浊液。得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于180℃下溶剂热反应12h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中干燥后得到Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％复合光催化剂。
二、测试结果
图1中(e)曲线为Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的XRD检测。由图可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的衍射峰既包含了Bi2O2CO3全部的特征峰，又包含了Bi2WO6的部分特征峰。
图2中(d)为Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的SEM检测图。由图可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+表现为堆积的球状结构。
实施例6 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-80％球状复合光催化剂的制备
一、制备方法如下
(1)取0.3mmol氧化镱和0.1mmol氧化铒溶解于10mL稀硝酸中，加热搅拌，得到 Yb3 +-Er3+溶液。
(2)将2mmol五水硝酸铋溶解于10ml稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将1mmol 的二水钨酸钠溶解于20ml去离子水中，得到澄清透明的B溶液。将A溶液逐滴加入B溶液中，并用0.4mol/L稀硝酸调解混合溶液的PH为1，常温搅拌60min得到白色悬浊液。取 1ml的Yb3+-Er3+溶液滴加入30mL白色悬浊液中，继续常温搅拌。将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中80°干燥后于马弗炉中550°焙烧4h得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉。
(3)在常温搅拌下将0.485g五水硝酸铋溶于24ml乙二醇和6ml去离子水形成的混合溶剂中；取0.2gBi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉，搅拌30min，得到混合均匀的悬浊液。得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于180度下溶剂热反应12h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍并离心分离，烘箱中干燥后得到 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-80％球状复合光催化剂。
二、测试结果
图1中(f)曲线为Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的XRD检测。由图可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+复合光催化剂的衍射峰既包含了Bi2O2CO3全部的特征峰，又包含了Bi2WO6的部分特征峰。
实施例7 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂的应用
将实施例5制备的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂进行光催化剂材料性能测试。
方法如下：以300w氙灯(λ≥400nm)为光源，将0.05g实施例5制备的 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂加入到100ml烧杯后，加入染料溶液罗丹明B 50ml(10mg/L)，催化体系光照前在黑环境下搅拌30min，使催化剂和染料达到吸附-脱附平衡；调节光强中心正照射到催化体系表面，光照后每隔20min取样3ml，以 8000rpm离心5min后，取上层清液用UV-3600测定溶液中残留染料浓度，根据溶液的吸光度来评价样品的催化性能。
结果如图3所示，在可见光照射下，RhB溶液位于550nm处的特征吸收峰的吸收强度随照射时间的推移逐渐左移、降低，这说明RhB的分子结构被破坏，从而导致其吸光度下降。当光照60min后，吸收光谱中基本无明显的峰，由此可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、 Er3+-60％球状复合光催化剂具有良好的可见光催化性能。
图4显示了所有实施例中样品在可见光照射下对RhB的降解效果。为了比较不同复合比例的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+样品的光催化活性差异，以质量浓度为10mg/L的罗丹明B溶液为目标降解物，考察了此系列光催化剂的光催化活性。从图4可以看出，可见光照射100min，纯Bi2WO6对罗丹明B溶液的降解率为48％，纯Bi2O2CO3对罗丹明B溶液的降解率为57％，Bi2WO6：Yb3+、Er3+对罗丹明B溶液的降解率为62％，同样条件下， Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3 +、Er3+-40％对罗丹明B溶液的降解率为70％，Bi2O2CO3/Bi2WO6： Yb3+、Er3+-80％对罗丹明B溶液的降解率为81％，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％对罗丹明B溶液的降解率为97％。可见，在此系列样品中，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％的光催化效果最佳。
实施例8 Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂的红外光催化应用
将实施例5制备的Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂进行光催化剂材料性能测试。
方法如下：以976nm激光为光源，将0.1g催化剂加入到60ml烧杯后，加入染料溶液罗丹明B 30ml(10mg/L)，催化体系光照前在暗环境下搅拌30min，使催化剂和染料达到吸附-脱附平衡；调节直径1cm的圆形光斑正照射到催化体系表面，光照后每隔2h取样3ml，以8000rpm离心5min后，取上层清液用UV-3600测定溶液中残留染料浓度，根据溶液的吸光度来评价样品的催化性能。
结果如图5所示，在976nm光照射下，RhB溶液位于550nm处的特征吸收峰的吸收强度随照射时间的推移逐渐降低，这说明RhB的分子结构被破坏，从而导致其吸光度下降。由此可见，Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+-60％球状复合光催化剂在一定程度下，具有红外光光催化性能。
Claims (10)
1.一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
1）取氧化镱和氧化铒溶解于稀硝酸中，加热搅拌，得到Yb3+-Er3+溶液；
2）将五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，得到澄清透明的A溶液；将二水钨酸钠溶解于去离子水中，得到澄清透明的B溶液；将A溶液逐滴加入B溶液中，并调节混合溶液的pH，常温搅拌得到白色悬浊液；
3）取Yb3+-Er3+溶液滴加到步骤2）得到的白色悬浊液中，继续常温搅拌；
4）将步骤3）得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于一定温度下进行溶剂热反应后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇洗涤并离心分离，烘箱中干燥后于马弗炉中焙烧得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉；
5）在常温搅拌下将乙二醇和去离子水混合形成均匀混合溶剂；将五水硝酸铋溶于混合溶剂中，持续搅拌至形成澄清溶液，得到Bi2O2CO3前驱体溶液；
6）将步骤4）所得的Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉，加入步骤5）中所得的Bi2O2CO3前驱体溶液中，常温搅拌30min，得到混合均匀的悬浊液；
7）将步骤6）得到的反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于一定温度下溶剂热反应后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇充分洗涤并离心分离，烘箱中干燥后得到Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤1）和步骤2）中，按物质的量比，Bi3+:Yb3+为1:0.01-0.05；Bi3+:Er3+为1:0.01-0.05。
3.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤2）中，调节pH的稀硝酸浓度为0.4mol/L；调节混合溶液的pH至1，常温搅拌的时间为30-60min。
4.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤2）中，按摩尔比，五水硝酸铋：二水钨酸钠=1-5:1。
5.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤4）具体为：将反应体系转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于160℃下进行溶剂热反应20h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍后，6000rpm离心分离，烘箱60℃干燥10h，在550-650℃下焙烧4-6h得到Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉。
6.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤5）中，乙二醇和去离子水的体积比为4:1；按固液比，五水硝酸铋：乙二醇和去离子水混合溶剂=1mmol：0.01-0.05L。
7.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤6）中，按质量比，Bi2WO6：Yb3+、Er3+发光纳米粉：步骤5）中所得的Bi2O2CO3前驱体=0.4-0.8:1。
8.如权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，其特征在于，步骤7）具体为，将步骤6）所得溶液转移到聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，于180℃下溶剂热反应12h后自然冷却，将沉淀物用去离子水和无水乙醇各洗涤3遍后，8000rpm离心分离，烘箱80-100℃干燥12-15h，得Bi2O2CO3/Bi2WO6：Yb3+、Er3+球状复合光催化剂。
9.权利要求1所述的一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂在可见光下降解罗丹明B中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，在罗丹明B中加入权利要求1-8所述的任一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂，在可见光下进行催化降解。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910521083.1A CN110152701B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910521083.1A CN110152701B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110152701A CN110152701A (zh) | 2019-08-23 |
| CN110152701B true CN110152701B (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=67625873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910521083.1A Active CN110152701B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110152701B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110575841B (zh) * | 2019-09-11 | 2023-05-26 | 哈尔滨理工大学 | 一种对亚甲基蓝光降解的新型光催化剂材料及其制备方法 |
| CN111450859A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-28 | 重庆工商大学 | 一种La掺杂(BiO)2CO3光催化剂及其制备方法 |
| CN111974428B (zh) * | 2020-09-01 | 2023-07-04 | 陕西科技大学 | 一种Bi2O2CO3-Bi2WO6复合光催化剂制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105032457A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-11-11 | 广西大学 | 一种溶剂热法制备Bi2O2CO3/Bi3.84W0.16O6.24的方法及其应用 |
-
2019
- 2019-06-17 CN CN201910521083.1A patent/CN110152701B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105032457A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-11-11 | 广西大学 | 一种溶剂热法制备Bi2O2CO3/Bi3.84W0.16O6.24的方法及其应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| "Facile Template-free Synthesis of Bi2O2CO3 Flower-like Architectures in Ethylene Glycol-Water System";Lin Ma et al.;《Chemistry Letters》;20140326;第43卷;第947-949页 * |
| "Hydrothermal Synthesis and Visible Light Photocatalytic Properties of Bi2O2CO3/Bi2WO6 Composite";Jingjing Ma et al.;《Catalysis Letters》;20171204;第148卷;第41-50页 * |
| "One-pot hydrothermal synthesis of Bi2O2CO3/Bi2WO6 visible light photocatalyst with enhanced photocatalytic activity";Xinwen Huang et al.;《Applied Surface Science》;20130814;第284卷;第843-848页 * |
| "Synthesis of Yb3+/Er3+ co-doped Bi2WO6 nanosheets with enhanced photocatalytic activity";WenhuiZhang et al.;《Materials Letters》;20151009;第163卷;第16-19页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110152701A (zh) | 2019-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110152701B (zh) | 一种Bi2O2CO3/Bi2WO6:Yb3+、Er3+光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105642299A (zh) | 一种镍掺杂的铁酸镧/粘土纳米结构复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109261193B (zh) | 超声-溶剂热法合成Bi2O2CO3/g-C3N4花状复合光催化剂的方法及其应用 | |
| CN107876079B (zh) | 一种硫掺杂氧化锌量子点修饰多孔石墨相碳化氮复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN111151285B (zh) | 一种氮掺杂多孔碳负载ZnS纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110075905B (zh) | 一种异质结光催化剂CaSb2O6/g-C3N4的制备方法及其应用 | |
| CN108067281A (zh) | 多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110975894B (zh) | 一种可见光响应型高效稳定的纳米CsPbBr3/TiO2复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN110605128A (zh) | 一种CoTiO3/Bi4NbO8Cl复合光催化剂材料的制备方法 | |
| Yu et al. | Construction of CoS/CeO2 heterostructure nanocages with enhanced photocatalytic performance under visible light | |
| CN112642456B (zh) | 一种复合光催化剂的制备方法 | |
| CN107500336A (zh) | 一种采用自牺牲模板法制备稀土层状氢氧化物的方法 | |
| CN107349951B (zh) | 一种CuO/g-C3N4毛细血管状纳米复合物的制备方法 | |
| CN107029719B (zh) | 一种Bi2O3/Ag2WO4/Bi2WO6复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN107362814B (zh) | 一种氧化钨/溴氧化铋复合材料的制备方法与用途 | |
| CN112371113A (zh) | 一种Bi2WO6-rGO可见光催化剂的制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Carbon-dot-modified TiO 2− x mesoporous single crystals with enhanced photocatalytic activity for degradation of phenol | |
| CN108554427B (zh) | 一种In2O3/BiOI半导体复合光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN108160091B (zh) | 混合价态锰氧化物/磷酸银光催化剂的制备方法和应用 | |
| CN111282572B (zh) | 一种具有近红外光催化效果的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113509952B (zh) | 一种镱铒共掺杂Yb-Er/g-C3N4光催化剂及其合成方法和应用 | |
| JP2009275033A (ja) | 二酸化炭素の還元方法および還元力供与システム | |
| CN113828294A (zh) | 一种纳米TiO2/g-C3N4光催化材料的制备方法 | |
| CN110605127A (zh) | 一种NiTiO3/Bi4NbO8Cl复合光催化剂材料的制备方法 | |
| CN114797913B (zh) | 一种核壳结构包覆z型光催化剂的制备及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |