CN111604090B - 一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111604090B CN111604090B CN202010585717.2A CN202010585717A CN111604090B CN 111604090 B CN111604090 B CN 111604090B CN 202010585717 A CN202010585717 A CN 202010585717A CN 111604090 B CN111604090 B CN 111604090B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- mixed crystal
- bismuth tungstate
- photocatalytic material
- polyimide
- 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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 34
- -1 modified bismuth tungstate Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 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 abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 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 abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 11
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 9
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 6
- ANSXAPJVJOKRDJ-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-f][2]benzofuran-1,3,5,7-tetrone Chemical compound C1=C2C(=O)OC(=O)C2=CC2=C1C(=O)OC2=O ANSXAPJVJOKRDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 claims description 3
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 11
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 11
- 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 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 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
- 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
- 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
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
- B01J31/069—Hybrid organic-inorganic polymers, e.g. silica derivatized with organic groups
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General 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
本发明涉及一种PI修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用。所述方法包括：将PI溶于去离子水中，分散，搅拌、滴加乙醇，得到溶液a；五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，滴加到溶液a中搅拌后得到溶液b；将二水合钨酸钠溶解于去离子水中，滴加到溶液b，搅拌后调节溶液至碱性，得到溶液c；将溶液c转移到水热合成釜反应后自然冷却到室温，得到所述材料。所述材料光生载流子的迁移效率高、活性位点多，光催化活性和光催化稳定性高,在催化产氢方面具有深远应用前景。
Description
技术领域
本发明属于无机环保光催化材料技术领域，涉及钨酸铋混晶复合光催化剂方面，具体涉及一种PI修饰钨酸铋混晶复合材料。
背景技术
半导体光催化技术以其高效的特点日益受到人们的重视，用于解决环境污染问题和太阳能转换。对于高效光催化剂的选择是半导体光催化技术最重要的一个方面，目前虽然大约有200多种半导体可用于光催化反应，但是较低的量子效率和严重的光腐蚀现象影响了大多数光催化剂的应用。因此，如何提高半导体光催化剂光生电子空穴的分离效率以抑制其快速复合是光催化技术所面临的问题。通常情况，催化剂的晶体结构、颗粒尺寸、形貌、特定暴露晶面和表面修饰(如，贵金属表面沉积、碳纳米管修饰、石墨烯修饰以及半导体复合等)是提高光生电子空穴分离效率的重要途径，但是，这些方法都是以提高光生电子的传输速率为基础的，然而，通过提高光生空穴的迁移速率以提高光生载流子的分离效率却被忽视。目前，改变光生空穴的迁移速率有两种方法，第一，设计具有能带结构比配的半导体复合体系，在体系吸收光子能量被激发后，可以实现空穴从一种半导体的价带迁移至另一种半导体的价带，但是这种形式的迁移会减弱空穴的氧化能力。另一种方法是在半导体光催化剂表面修饰空穴捕获剂(如RuO2、NiO、IrO2等)，这种方法在光解水制氢的反应中是有效的，但是在光催化降解有机物的反应中是否有效还未见报道，因此，这类方法的应用具有一定的局限性。开发一种新型有效的能够促进光生空穴迁移速率的方法是提高半导体光催化剂光生载流子分离效率的另一个重要途径。
发明内容
针对现有技术中缺乏以促进光生空穴迁移速率原理为基础的光催化材料的问题，本发明提供一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，通过提高光生空穴的迁移速率以提高光生载流子的分离效率，提高了材料的光催化活性。
本发明的另一目的是一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PI(聚酰亚胺)溶于去离子水中，超声分散后，搅拌、缓慢滴加无水乙醇，得到溶液a；
(2)五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，缓慢滴加到溶液a中搅拌后得到溶液b；
(3)将二水合钨酸钠溶解于去离子水中，缓慢滴加到溶液b，搅拌后调节溶液至碱性，得到溶液c；
(4)将溶液c转移到水热合成釜反应后自然冷却到室温，离心后洗涤沉淀并烘干，得到PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24复合光催化材料。
所述PI通过以下方法得到：将三聚氰胺与均苯四甲酸酐的混合物煅烧获得。所述三聚氰胺与均苯四甲酸酐的质量比为1:1。煅烧温度280-380℃，煅烧时间为2-4h，升温速率为10-15℃/min。所述PI的粒径为30-100目。
作为优选，所述溶液a中无水乙醇的与去离子水的体积比为2:1。所述PI和五水硝酸铋的摩尔比为0.01-0.6:1。所述钨酸钠和五水硝酸铋的摩尔比为1:2。
作为优选，所述溶液a中PI的质量浓度为1.0-2.0mg/mL。所述稀硝酸中HNO3的摩尔浓度为1mol/L。
所述溶液b的pH为0.5-2。所述溶液c的pH为9-11.5。
步骤(1)中，所述超声时间为30-60min。
步骤(1)-(3)中，所述搅拌时间为1-3h。
步骤(4)中，水热合成反应的温度为130-150℃，反应时间为3-4h。
步骤(4)中，离心速率为4000rpm，离心时间为15min。烘干温度为60-80℃，烘干时间为18-24h。
一种上述方法制备的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，形状为花球状，PI呈絮状沉积在钨酸铋混晶的片层结构上，直径为600-2000nm。上述PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，所述钨酸铋为Bi2WO6和Bi3.84W0.16O6.24两种晶型组成的混晶，所述PI掺杂负载于所述钨酸铋的混晶表面；所述PI和钨酸铋的摩尔比为0.01-0.2:1。
一种上述PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料在光降解有机物污染中的应用。
本发明获得PI修饰钨酸铋混晶复合材料，利用PI纳米片表面存在的氮空位导致其具有一定的电负性，将光照激发后钨酸铋混晶价带的光生空穴吸引以促进空穴的迁移，进而提高光生载流子的迁移效率；PI纳米片具有高的比表面积有利于增加复合体系的吸附性能，为污染物提供更多的活性位点；由于是分子水平的聚合，PI与钨酸铋混晶结合力更强，从而有利于提高光催化活性和光催化稳定性。
本发明具有以下优点：
本发明的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料是一种以促进光生空穴迁移速率原理为基础的光催化材料；其光生载流子的迁移效率高、活性位点多，光催化活性和光催化稳定性高。
附图说明
图1为实施例1中复合光催化材料的XRD谱图；
图2为实施例1中复合光催化材料的SEM谱图；
图3为实施例1中复合光催化材料与其他光催化材料的紫外-可见光吸收光谱；
图4为实施例1中复合光催化材料与其他光催化材料对污染物的降解曲线。
图5为本发明复合光催化材料在罗丹明B敏化作用下光催化产氢的活性图(PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24和Bi2WO6的产氢效率分别为42.38和27.63μmol·g-1·h-1)。
实施例
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例中用到的所有原料和溶剂均为市售分析纯试剂。
实施例1复合光催化材料的制备
(1)将三聚氰胺与均苯四甲酸酐等质量混合物置于马弗炉中以15℃/min的升温速率升至325℃，加热4h，自然冷却到室温得到煅烧产物，研磨后得到粒径为80目的PI；将0.05g的PI分散于20mL去离子水中，超声60min，缓慢滴加10mL无水乙醇，搅拌2h后得到溶液a；
(2)将0.42g五水硝酸铋溶解于20mL浓度为1M的稀硝酸中，再缓慢滴加到溶液a中搅拌1h后得到pH为2的溶液b；
(3)将0.14g二水钨酸钠溶解于去离子水中，再缓慢滴加到溶液b，搅拌1h后调节溶液至pH为10.5，得到溶液c；
(4)将溶液c转移到水热合成釜150℃反应4h后自然冷却到室温，4000rpm离心15min后，用去离子水和无水乙醇多次洗涤沉淀，60℃烘干24h，得到PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，其XRD、SEM谱图如图1、图2所示：
由XRD图谱可以看出PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24复合型光催化剂在衍射角为27.4°处有一个特征峰，与纯的PI特征峰(002)晶面相吻合，是典型的芳香环系的层间堆叠峰；衍射角为27.8°处的特征峰与Bi3.84W0.16O6.24(111)晶面相吻合；特征峰47.06°和56.1°与Bi2WO6(026)(208)晶面相吻合。因此，可以得知该复合光催化材料有PI和Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24组分构成；
图2中可见复合光催化材料中Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24的晶体为片状，组合成球形结构，研磨前的PI为疏松块状结构，PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24为花球状结构，直径约600-2000nm，其上负载絮状PI。
实施例2复合光催化材料的制备
(1)将三聚氰胺与均苯四甲酸酐等质量混合物置于马弗炉中以15℃/min的升温速率升至280℃，加热3h，自然冷却到室温得到煅烧产物，研磨后得到粒径为50目的PI；将0.05g的PI分散于20mL去离子水中，超声30min，缓慢滴加10mL无水乙醇，搅拌2h后得到溶液a；
(2)将0.63g五水硝酸铋溶解于20mL浓度为1M的稀硝酸中，再缓慢滴加到溶液a中搅拌1h后得到pH为0.5的溶液b；
(3)将0.14g二水钨酸钠溶解于去离子水中，再缓慢滴加到溶液b，搅拌1h后调节溶液至pH为9，得到溶液c；
(4)将溶液c转移到水热合成釜140℃反应4h后自然冷却到室温，4000rpm离心15min后，用去离子水和无水乙醇多次洗涤沉淀，80℃烘干20h，得到PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，直径。
实施例3复合光催化材料的制备
(1)将三聚氰胺与均苯四甲酸酐等质量混合物置于马弗炉中以10℃/min的升温速率升至370℃，加热4h，自然冷却到室温得到煅烧产物，研磨后得到粒径为30目的PI；将0.05g的PI分散于20mL去离子水中，超声30min，缓慢滴加10mL无水乙醇，搅拌3h后得到溶液a；
(2)将0.315g五水硝酸铋溶解于20mL浓度为1M的稀硝酸中，再缓慢滴加到溶液a中搅拌1h后得到pH为1的溶液b；
(3)将0.14g二水钨酸钠溶解于去离子水中，再缓慢滴加到溶液b，搅拌1h后调节溶液至pH为11.5，得到溶液c；
(4)将溶液c转移到水热合成釜150℃反应4h后自然冷却到室温，4000rpm离心15min后，用去离子水和无水乙醇多次洗涤沉淀，60℃烘干24h，得到PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料。
实施例4复合光催化材料对污染物的降解
以Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24和PI作为对照，测定实施例1中复合光催化材料紫外吸收光谱，结果如图3所示，其中，(a)为Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24，(b)为PI，(c)为PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24。由图3可知：实施例1中的复合光催化材料的紫外吸收光谱谱线发生了红移，表明其对可见光的响应性得到了明显的提升，使其提高了其对可见光部分的利用率，从而使得光催化活性得到了提高。
以罗丹明B作为模拟污染物进行光催化降解实验，以测定可见光下实施例1中制备的催化材料对污染物的降解活性：
(1)将罗丹明B配制成15mg/L的溶液；
(2)分别取200mL罗丹明B溶液4份，其中3份分别加入0.10g实施例1中复合光催化材料、Bi2WO6和PI，剩余1份作为空白对照；
(3)将上述各处理置于高度为20cm的150W LED灯下照射180min，于0、60、120、180、210min时测定552nm下罗丹明B溶液的吸光度值A；按照下列公式计算降解率：
降解率(％)＝100-(At/A0)×100
其中，At为t min时吸光度值，A0为0min时吸光度值；
实施例1中复合光催化材料、Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24和PI对罗丹明B的降解率分别为93％、60％和52％；在可见光照射下PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24复合光催化剂的催化活性是Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24的1.78倍，是PI的2.6倍。
(4)以各时间点溶液中罗丹明B的浓度与初始溶液中罗丹明B的浓度的比值的自然对数为纵坐标，以照射(降解)时间为横坐标作图4，由图可知，各材料对罗丹明B的光降解符合一级降解动力学：ln(Ct/C0)＝-kt；实施例1中复合光催化材料对罗丹明的降解速率最快，降解速率常数为0.010min-1；Bi2WO6和PI对罗丹明B的降解速率常数分别为0.0056min-1和0.0038min-1。
Claims (10)
1.一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚酰亚胺溶于去离子水中，超声分散后，搅拌、缓慢滴加无水乙醇，得到溶液a；
(2)五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，缓慢滴加到溶液a中搅拌后得到溶液b；
(3)将二水合钨酸钠溶解于去离子水中，缓慢滴加到溶液b，搅拌后调节溶液至碱性，得到溶液c；
(4)将溶液c转移到水热合成釜反应后自然冷却到室温，离心后洗涤沉淀并烘干，得到PI/Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24复合光催化材料，PI为聚酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺通过将三聚氰胺与均苯四甲酸酐的混合物煅烧获得。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶液a中聚酰亚胺的质量浓度为1.0-2.0mg/mL；步骤(2)中，所述稀硝酸中HNO3的摩尔浓度为1mol/L；
步骤(1)中，所述溶液a中无水乙醇的与去离子水的体积比为2:1；步骤(2)中，所述聚酰亚胺和五水硝酸铋的摩尔比为0.01-0.6:1；步骤(3)中，所述二水合钨酸钠和五水硝酸铋的摩尔比为1:2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液b的pH为0.5-2；所述溶液c的pH为9-11.5。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，水热合成反应的温度为130-150℃，反应时间为3-4h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)-(3)中，所述搅拌时间为1-3h；步骤(1)中，所述超声时间为30-60min；步骤(4)中，离心速率为4000rpm，离心时间为15min；步骤(4)中，烘干温度为60-80℃，烘干时间为18-24h。
7.一种如权利要求1所述制备方法获得的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，其特征在于，形状为花球状，直径为600-2000nm；聚酰亚胺沉积在钨酸铋混晶的片层结构上。
8.根据权利要求7所述的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，其特征在于，所述钨酸铋为Bi2WO6和Bi3.84W0.16O6.24两种晶型组成的混晶，所述聚酰亚胺掺杂负载于所述钨酸铋的混晶表面；所述聚酰亚胺和钨酸铋的摩尔比为0.01-0.2:1。
9.一种如权利要求1所述制备方法获得的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料在光降解有机物污染中的应用。
10.一种如权利要求1所述制备方法获得的PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料在催化产氢方面的用途。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010585717.2A CN111604090B (zh) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | 一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010585717.2A CN111604090B (zh) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | 一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111604090A CN111604090A (zh) | 2020-09-01 |
| CN111604090B true CN111604090B (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=72194208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010585717.2A Active CN111604090B (zh) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | 一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111604090B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115193485A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-10-18 | 西华师范大学 | BiPO4-BiOIO3-PI的合成方法及其光催化降解染料的应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101301592A (zh) * | 2008-01-14 | 2008-11-12 | 浙江大学 | 一种聚酰亚胺/二氧化钛复合亚微米纤维膜的制备方法 |
| CN101816931A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-01 | 南开大学 | 一种通过水热法制备可见光响应催化剂Bi3.84W0.16O6.24的方法 |
| CN103194886A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-10 | 东华大学 | 一种多相异质可见光催化功能织物的制备方法 |
| CN104277219A (zh) * | 2014-10-11 | 2015-01-14 | 南京大学 | 一种光催化材料聚酰亚胺及其制备方法和应用 |
| WO2016039055A1 (ja) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | 三菱化学株式会社 | 光触媒積層体及びその製造方法、光触媒モジュール並びに水素製造方法 |
| CN108837840A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 枣庄学院 | 一种Ag/g-C3N4修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111001439A (zh) * | 2019-12-15 | 2020-04-14 | 苏州大学 | 一种苝酰亚胺及其复合光催化材料、制备方法与在去除水体有机污染物中的应用 |
| CN111215119A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-02 | 浙江大学 | 表面分散型纳米钼酸铋复合光催化材料的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2188226B1 (en) * | 2007-08-14 | 2018-05-30 | Photocat A/S | Method and fluid compositions for producing optically clear photocatalytic coatings |
-
2020
- 2020-06-26 CN CN202010585717.2A patent/CN111604090B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101301592A (zh) * | 2008-01-14 | 2008-11-12 | 浙江大学 | 一种聚酰亚胺/二氧化钛复合亚微米纤维膜的制备方法 |
| CN101816931A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-09-01 | 南开大学 | 一种通过水热法制备可见光响应催化剂Bi3.84W0.16O6.24的方法 |
| CN103194886A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-10 | 东华大学 | 一种多相异质可见光催化功能织物的制备方法 |
| WO2016039055A1 (ja) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | 三菱化学株式会社 | 光触媒積層体及びその製造方法、光触媒モジュール並びに水素製造方法 |
| CN104277219A (zh) * | 2014-10-11 | 2015-01-14 | 南京大学 | 一种光催化材料聚酰亚胺及其制备方法和应用 |
| CN108837840A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 枣庄学院 | 一种Ag/g-C3N4修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111001439A (zh) * | 2019-12-15 | 2020-04-14 | 苏州大学 | 一种苝酰亚胺及其复合光催化材料、制备方法与在去除水体有机污染物中的应用 |
| CN111215119A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-02 | 浙江大学 | 表面分散型纳米钼酸铋复合光催化材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Bandgap modulation of polyimide photocatalyst for optimum H2 production activity under visible light irradiation;Sheng Chu et.al;《International Journal of Hydrogen Energy》;20130318;第38卷;摘要、第1节、图3 * |
| The preparation and characterization of composite bismuth tungsten oxide with enhanced visible light photocatalytic activity;Shifu Chen et.al;《CrystEngComm》;20130807;第15卷;摘要、第2.1节 * |
| 不同形貌的钨酸铋纳米材料的制备及其光催化性能;邢光建等;《人工晶体学报》;20101015(第05期);第1265-1271页 * |
| 铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展;赫荣安等;《物理化学学报》;20161215(第12期);第2841-2870页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111604090A (zh) | 2020-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11192093B2 (en) | Two-dimensional nitrogen-doped carbon-based titanium dioxide composite material, and preparation method and application thereof for degrading and removing organic pollutants in water | |
| CN108714431B (zh) | 一种纳米纤维素增强复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110975918B (zh) | 一种硫化铟锌-氮掺杂石墨烯泡沫复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN111437867B (zh) | 一种含钨氧化物的复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105749893A (zh) | 一种表面负载纳米二氧化钛的改性活性炭纤维丝的制备方法 | |
| CN111468165B (zh) | 一种氮掺杂纳米CoS2/石墨烯光催化材料的制备方法及应用 | |
| CN108837840B (zh) | 一种Ag/g-C3N4修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111604090B (zh) | 一种pi修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113694946A (zh) | 一种核壳结构的Bi2O2CO3@rGO光催化剂及其制备方法及应用 | |
| CN113522346A (zh) | 一种赤泥基分子筛负载的二氧化钛/三氧化二铁复合光催化材料及制备方法和应用 | |
| CN110227458B (zh) | 一种铜掺杂介孔二氧化钛的复合材料及其应用 | |
| CN117583001A (zh) | 一种BiOBr-Bi2O2SO4异质结光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113101980A (zh) | 一种具有可见光催化活性的TiO2/UiO-66复合材料的制备方法和应用 | |
| CN116832837A (zh) | 一种花球状TiO2/BiOBr核壳结构异质结材料及其制备方法、应用 | |
| CN115254115B (zh) | Co/C-TiO2复合材料的制备方法及其在CO2光催化还原中的应用 | |
| CN113304769B (zh) | 一系列双金属硅酸盐/g-C3N4复合光催化剂的制备及应用 | |
| CN114029062A (zh) | 一种富氧空位多价态钴原位掺杂ZnO花状微球复合光催化剂的制备方法 | |
| CN113828294A (zh) | 一种纳米TiO2/g-C3N4光催化材料的制备方法 | |
| CN108620104B (zh) | 一种超微纳米磷酸银/二氧化钛纳米花复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN113578296A (zh) | 一种片层状灰色TiO2光催化材料及其制备方法 | |
| CN115301265A (zh) | 一种超分子自组装合成的C-g-C3N4/Bi4O5Br2复合光催化材料的制备方法 | |
| CN111974433A (zh) | 一种榫卯结构复合光催化材料的制备方法及应用 | |
| CN115487850B (zh) | 一种光热催化复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113101954B (zh) | 一种Bi5O7I/Bi2MoO6复合光催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN108855180B (zh) | 一种含有氧空位的碳、氮自掺杂二氧化钛空心球光催化材料及其制备方法和应用 |
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 |