CN112090423A - 基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 - Google Patents
基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112090423A CN112090423A CN202011029968.9A CN202011029968A CN112090423A CN 112090423 A CN112090423 A CN 112090423A CN 202011029968 A CN202011029968 A CN 202011029968A CN 112090423 A CN112090423 A CN 112090423A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- weighed
- nitrate
- electron beam
- solution
- sodium tungstate
- 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
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 49
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 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 21
- 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 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 11
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 7
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 229910020350 Na2WO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 11
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 3
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 239000010919 dye waste Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 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 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000378 teratogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- 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
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/347—Ionic or cathodic spraying; Electric discharge
-
- 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
-
- 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)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法。步骤为：1)制备Bi2WO6；2)称量制备的干燥Bi2WO6分装入聚四氟乙烯塑料袋，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照；辐射完后即得电子束辐照改性的Bi2WO6用于光催化实验。采用本发明方法所得的催化剂材料，具有优良的可见光光催化性能，Bi2WO6经过简单的电子辐射处理后光催化性能和催化效率得以明显提升，可有效解决环境污染问题，且工艺简单，操作方便，便于大规模生产。
Description
技术领域
发明涉及辐射化学和光催化材料制备领域，具体涉及一种基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法。
背景技术
染料废水对动物及人类具有致畸和致癌的危害。必须采用有效的手段来治理染料污染。染料废水处理方法有吸附，萃取，膜分离、生物降解、化学氧化法、催化氧化法、电解法等。以TiO2为代表的半导体光催化技术是一种极具前景的染料废水处理方法。但TiO2的禁带宽度为3.2eV，导致只能被太阳光中仅占4％的紫外光激发产生强氧化性的活性基团。为此，开发具有强可见光响应的新型半导体材料就显得尤为重要。
钨酸铋(Bi2WO6)具有适宜的禁带宽度(2.7eV)和高化学稳定性。其特有的层状结构和内部电场可有效实现光生电子-空位的分离，促进光催化反应中载流子的迁移，提升光催化剂的活性和稳定性。能在可见光照射下催化降解有机污染物。而被视为最有望替代TiO2的半导体之一。然而，Bi2WO6光催化剂受限于低比表面积，高载流子复合率的问题，其光生载流子寿命短，电子和空穴在表面直接复合几率大，直接影响了其光催化活性。为此，构筑并改性Bi2WO6异质材料以提高其在可见光下的催化活性，已成为众多科研工作者的共同目标。目前，科研工作者主要通过形貌构筑、阳离子掺杂、贵金属表面修饰、半导体复合和晶面调控等方法提升Bi2WO6的光催化性能。尚未有关于利用电子束辐射增强Bi2WO6光催化性能的报道。
电子束辐射技术由于其高效、低成本和操作便捷等特点，近年来被广泛应用于临床医学、食品处理和材料改性等领域中，其具有工业化大批量的处理能力，也几乎不产生二次污染物。此外，电子束辐射技术不受改性对象的状态所限制，在气、液和固态下都能进行。电子束辐照过程中产生的羟基自由基等活性自由基可以与水中的有机污染物进行氧化还原反应，从而将其降解。高能电子束辐照产生的瞬间高能量可致使Bi2WO6形成氧空位缺陷，增强材料捕获光生电子的能力，有效降低光生载流子的自复合概率，提高光催化剂催化性能。
在改性Bi2WO6光催化剂的研宄中，经常通过金属离子掺杂(Fe3+，Eu3+，Ru2+等)和非金属掺杂(C、N、S、Si，P等)的方式来提高光催化剂的活性。掺杂可增强半导体材料在可见光范围内的吸收，增强光生电子和空穴的分离，在半导体晶体中引入晶格缺陷，获得更多活性位点。
贵金属沉积也是一种常见的提高光催化剂活性的方法，常用的贵金属包括Au，Ag，Pt等，金属与半导体材料有着不同的Fermi能级，由于这个能极差，电子会从半导体材料向贵金属迁移，从而提高光生电子的传输速度。
半导体复合也是一种光催化剂改性的常用方法。半导体复合后易获得更大比表面积的光催化剂，增加活性位点，拓宽光响应波长范围，提高光能利用率，增强光催化活性。
以上的改性过程中都涉及到再反应、固液分离、纯化、溶剂干燥等工序，且掺杂、沉积、半导体复合改性的催化剂在使用过程中可能会受环境的影响导致稳定性及光催化性能降低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是以Bi2WO6粉体为原料，采用电子束辐射法提升Bi2WO6光催化降解性能，提供一种基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法。
为实现上述目的，本发明提供的基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)制备Bi2WO6：称取Bi(NO3)3、Na2WO4和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)置于装有H2O的烧杯中，并在室温磁力搅拌，然后转移至的聚四氟乙烯反应釜内衬中，用不锈钢外壳密封后，放置于鼓风烘箱中，然后将烘箱升温到160℃-180℃并保持12-14h；待烘箱自然冷却至室温后，取出反应釜，收集得到淡黄色的沉淀；将沉淀用去离子水和无水乙醇分别清洗后，在鼓风干燥箱中烘干，最终得到Bi2WO6粉末；
2)称量制备的干燥Bi2WO6分装入聚四氟乙烯塑料袋，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照；辐射完后即得电子束辐照改性的Bi2WO6用于光催化实验。
作为优选方案，所述步骤1)中制备Bi2WO6，具体为：
分别称取五水硝酸铋和二水钨酸钠置于装有80mLH2O的烧杯中进行超声处理10min，所述五水硝酸铋与二水钨酸钠的摩尔比为2:1；室温磁力搅拌时间为20min；再分别加入十六烷基三甲基溴化铵，使其能够完全溶解；或者再向溶液中加入硝酸铈/硝酸镧/硝酸银/硝酸锶搅拌反应30min；将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h；冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3-4次，于60℃恒温中干燥得到纯净的Bi2WO6催化剂固体样品。
进一步地，所述步骤2)中称量制备的干燥Bi2WO6分装进聚四氟乙烯塑料袋；选择的电子束能量为1-5Mev，辐射剂量率为5-30kGy/pass，剂量为30-300kGy。
更进一步地，所述步骤1)中：
当向溶液中加入硝酸铈时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸铈的摩尔比为8:4:1；
当向溶液中加入硝酸镧时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸镧的摩尔比为20:10:1；
当向溶液中加入硝酸银时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸银的摩尔比为10:5:1；
当向溶液中加入硝酸锶时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸锶的摩尔比为40:20:3。
本发明的优点及有益效果如下：
采用本发明方法所得的催化剂材料，具有优良的可见光光催化性能，Bi2WO6经过简单的电子辐射处理后光催化性能和催化效率得以明显提升，可有效解决环境污染问题，且工艺简单，操作方便，便于大规模生产。
具体实施例
实施例1：
分别称取1.9402g(4.0mmol)的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和0.6596g(2.0mmol)的二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O)溶于80ml的水溶液中进行超声约10min，加速反应物的溶解。进行搅拌充分反应20min，分别加入0.02g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使其能够完全溶解。将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h。冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次，于60℃恒温中干燥得到纯净Bi2WO6催化剂固体样品。称取1.0g制备的Bi2WO6样品装于聚四氟乙烯袋中，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照，辐照剂量率为5kgy/pass，辐照剂量为150kgy。
实施例2：
分别称取1.9402g(4.0mmol)的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和0.6596g(2.0mmol)的二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O)溶于80ml的水溶液中进行超声约10min，加速反应物的溶解。进行搅拌充分反应20min，分别加入0.02g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使其能够完全溶解。再向溶液中加入0.5mmol硝酸铈搅拌反应30min，将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h。冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次，于60℃恒温中干燥得到纯净的Ce-Bi2WO6催化剂固体样品。称取1.0g制备的Ce-Bi2WO6样品装于聚四氟乙烯袋中，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照，辐照剂量率为30kgy/pass，辐照剂量为300kgy。
实施例3：
分别称取1.9402g(4.0mmol)的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和0.6596g(2.0mmol)的二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O)溶于80ml的水溶液中进行超声约10min，加速反应物的溶解。进行搅拌充分反应20min，分别加入0.02g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使其能够完全溶解。再向溶液中加入0.2mmol硝酸镧搅拌反应30min，将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h。冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次，于60℃恒温中干燥得到纯净的La-Bi2WO6催化剂固体样品。称取1.0g制备的La-Bi2WO6样品装于聚四氟乙烯袋中，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照，辐照剂量率为30kgy/pass，辐照剂量为300kgy。
实施例4：
分别称取1.9402g(4.0mmol)的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和0.6596g(2.0mmol)的二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O)溶于80ml的水溶液中进行超声约10min，加速反应物的溶解。进行搅拌充分反应20min，分别加入0.02g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使其能够完全溶解。再向溶液中加入0.4mmol硝酸银搅拌反应30min，将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h。冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次，于60℃恒温中干燥得到纯净的Ag-Bi2WO6催化剂固体样品。称取1.0g制备的Ag-Bi2WO6样品装于聚四氟乙烯袋中，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照，辐照剂量率为30kgy/pass，辐照剂量为300kgy。
实施例5：
分别称取1.9402g(4.0mmol)的五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和0.6596g(2.0mmol)的二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O)溶于80ml的水溶液中进行超声约10min，加速反应物的溶解。进行搅拌充分反应20min，分别加入0.02g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使其能够完全溶解。再向溶液中加入0.3mmol硝酸锶搅拌反应30min，将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h。冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次，于60℃恒温中干燥得到纯净的Sr-Bi2WO6催化剂固体样品。称取1.0g制备的Sr-Bi2WO6样品装于聚四氟乙烯袋中，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照，辐照剂量率为30kgy/pass，辐照剂量为300kgy。
将制备好的钨酸铋进行对RhB的光催化降解实验。准确称量一定质量的钨酸铋于试管中，之后在试管中加入40ml一定浓度的RhB，并放入磁石，将放好样品的试管放入光化学反应仪中，进行光催化降解实验。暗反应30min之后取样一次，暗反应完成后，将光源切换到500W的汞灯，进行光催化反应1h。用分光光度计测其吸光度，计算催化降解RhB的效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本研究目前只研究了电子束辐射对Bi2WO6及部分金属离子掺杂Bi2WO6催化剂材料的光催化性能的增强作用，伽马射线、电子射线、X射线产生的电离辐射也可能替代电子束辐射来增强Bi2WO6系列光催化剂的光催化性能。电子束辐射可能对其他离子掺杂Bi2WO6也具有光催化性能增强效果。对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
催化剂的光催化实验：将制备的光催化剂与未经电子束辐射处理的光催化剂对罗丹明B的催化降解性能进行对比，测定结果如表所示。
将各实施例制备的光催化剂和对应未经电子束辐射处理的光催化剂分别称取0.05g，放入40mL浓度为50mg/L的RhB模拟水样中，加入石英夹层的反应器中，以500W氙灯作为太阳光源，在转速为500r/min下搅拌催化降解1h，取出各个样品，离心分离，采用可见分光光度计测定水样中RhB的浓度，计算光催化剂降解率。
由表知本发明各实施例所制备的光催化剂有较高的光催化活性，光催化效率明显优于未经电子束辐射处理的光催化剂，具有很好的市场前景。
表1为本发明中实施例和对比例所得光催化剂性能比较，由表可知，经过辐照制备的催化剂在相同时间内比未辐照样品的降解率大，证明其具有更高的光催化活性。
Claims (5)
1.一种基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)制备Bi2WO6：称取Bi(NO3)3、Na2WO4和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)置于装有H2O的烧杯中，并在室温磁力搅拌，然后转移至的聚四氟乙烯反应釜内衬中，用不锈钢外壳密封后，放置于鼓风烘箱中，然后将烘箱升温到160℃-180℃并保持12-14h；待烘箱自然冷却至室温后，取出反应釜，收集得到淡黄色的沉淀；将沉淀用去离子水和无水乙醇分别清洗后，在鼓风干燥箱中烘干，最终得到Bi2WO6粉末；
2)称量制备的干燥Bi2WO6分装入聚四氟乙烯塑料袋，均匀铺展并真空封装，置于电子束下进行辐照；辐射完后即得电子束辐照改性的Bi2WO6用于光催化实验。
2.根据权利要求1所述的基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：
所述步骤1)中制备Bi2WO6，具体为：
分别称取五水硝酸铋和二水钨酸钠置于装有80mLH2O的烧杯中进行超声处理10min，所述五水硝酸铋与二水钨酸钠的摩尔比为2:1；室温磁力搅拌时间为20min；再分别加入十六烷基三甲基溴化铵，使其能够完全溶解；或者再向溶液中加入硝酸铈/硝酸镧/硝酸银/硝酸锶搅拌反应30min；将混合溶液转移至100ml的聚四氟乙烯内衬反应釜中，将其放入180℃的高温烘箱中恒温反应12h；冷却至室温后，将反应釜中的反应沉淀物收集到离心管中，放入离心机离心后倒掉其上清液，经离心机离心后用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3-4次，于60℃恒温中干燥得到纯净的Bi2WO6催化剂固体样品。
3.根据权利要求1或2所述的基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：
所述步骤2)中称量制备的干燥Bi2WO6分装进聚四氟乙烯塑料袋；选择的电子束能量为1-5Mev，辐射剂量率为5-30kGy/pass，剂量为30-300kGy。
4.根据权利要求1或2所述的基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：
所述步骤1)中：
当向溶液中加入硝酸铈时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸铈的摩尔比为8:4:1；
当向溶液中加入硝酸镧时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸镧的摩尔比为20:10:1；
当向溶液中加入硝酸银时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸银的摩尔比为10:5:1；
当向溶液中加入硝酸锶时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸锶的摩尔比为40:20:3。
5.根据权利要求3所述的基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法，其特征在于：
所述步骤1)中：
当向溶液中加入硝酸铈时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸铈的摩尔比为8:4:1；
当向溶液中加入硝酸镧时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸镧的摩尔比为20:10:1；
当向溶液中加入硝酸银时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸银的摩尔比为10:5:1；
当向溶液中加入硝酸锶时，所述称取的五水硝酸铋、二水钨酸钠与硝酸锶的摩尔比为40:20:3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011029968.9A CN112090423A (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011029968.9A CN112090423A (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112090423A true CN112090423A (zh) | 2020-12-18 |
Family
ID=73756303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011029968.9A Pending CN112090423A (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112090423A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913861A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-11 | 杭州师范大学 | 一种用于硝酸根还原的Ce-Bi2WO6电催化剂及其制备方法 |
| RU2813885C1 (ru) * | 2022-01-10 | 2024-02-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Фотокатализ ДВ" | Способ формирования фотокаталитического покрытия на основе висмутата стронция на стеклокерамическом носителе |
Citations (6)
| 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 |
| CN101785995A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-07-28 | 华中科技大学 | 一种可见光光催化剂Bi2WO6纳米结构的溶剂热制备方法 |
| CN102764653A (zh) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 银修饰的钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和用途 |
| CN105148973A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-16 | 上海大学 | 一种用作可见光催化剂的电子束辐照改性类石墨相氮化碳的制备方法 |
| CN107376899A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-24 | 河南师范大学 | 一步水热法合成不同形貌钨酸铋二维光催化材料的方法 |
| CN108837828A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-20 | 湖北科技学院 | 一种纳米金属单质/TiO2-水凝胶基光催化材料的一步辐射合成法 |
-
2020
- 2020-09-27 CN CN202011029968.9A patent/CN112090423A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| 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 |
| CN101785995A (zh) * | 2010-02-05 | 2010-07-28 | 华中科技大学 | 一种可见光光催化剂Bi2WO6纳米结构的溶剂热制备方法 |
| CN102764653A (zh) * | 2011-05-06 | 2012-11-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 银修饰的钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和用途 |
| CN105148973A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-12-16 | 上海大学 | 一种用作可见光催化剂的电子束辐照改性类石墨相氮化碳的制备方法 |
| CN107376899A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-11-24 | 河南师范大学 | 一步水热法合成不同形貌钨酸铋二维光催化材料的方法 |
| CN108837828A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-20 | 湖北科技学院 | 一种纳米金属单质/TiO2-水凝胶基光催化材料的一步辐射合成法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHANGJUN ZHU ET AL: "Insight into the influence of morphology of Bi2WO6 for photocatalytic degradation of VOCs under visible light" * |
| 孙建国: "氯氧秘基层状化合物的结构设计及光催化性能研究" * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913861A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-11 | 杭州师范大学 | 一种用于硝酸根还原的Ce-Bi2WO6电催化剂及其制备方法 |
| CN113913861B (zh) * | 2021-09-14 | 2022-12-20 | 杭州师范大学 | 一种用于硝酸根还原的Ce-Bi2WO6电催化剂及其制备方法 |
| RU2813885C1 (ru) * | 2022-01-10 | 2024-02-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Фотокатализ ДВ" | Способ формирования фотокаталитического покрытия на основе висмутата стронция на стеклокерамическом носителе |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108745347A (zh) | 铂原子负载二氧化钛光催化材料及其制备方法 | |
| CN108067267B (zh) | 一种可见光响应碲化镉/二氧化钛z型光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112337490B (zh) | 一种Mn-FeOCl材料制备及其催化降解水中孔雀石绿使用方法 | |
| CN113275026B (zh) | 一种金属氧化物与卤化物钙钛矿量子点的异质结可见光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN108704662A (zh) | 一种金属卟啉/石墨相氮化碳复合光催化剂 | |
| CN111185215A (zh) | 一种碳点修饰氮化碳/二氧化锡复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107935103A (zh) | 一种银基复合光催化剂降解印染废水的处理工艺 | |
| CN110201685B (zh) | 一种具有调节能带位置功能的氯氧化铋的制备方法及应用 | |
| CN112090423A (zh) | 基于电子束辐射增强Bi2WO6系光催化性能的方法 | |
| CN108144599A (zh) | 一种铋基复合光催化剂降解印染废水的处理工艺 | |
| CN112495400B (zh) | 一种具有S空位的SnS2纳米片的制备及其在光降解Cr(Ⅵ)上的应用 | |
| CN110918099A (zh) | 一种氧化镍-钴酸镍-黑二氧化钛复合物光催化还原处理含六价铬废水的方法 | |
| CN114832808A (zh) | 一种光催化降解甲苯的WO3/Bi2WO6复合异质结材料的制备方法 | |
| CN107899594B (zh) | 一种碳点修饰羟基磷酸铜光催化材料及其制备方法 | |
| CN111468138B (zh) | 一维棒状CuBi2O4@CuBi2S4可见光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109589997A (zh) | 一种MoSe2/SrTiO3高效复合光催化剂的制备方法 | |
| CN114768792B (zh) | 一种用于污水处理的净化剂及其制备方法 | |
| CN111087013A (zh) | 一种黑色SnO2及其制备方法和应用 | |
| CN110694655A (zh) | 一种硫化银/磷酸银/氧化石墨烯复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102824905A (zh) | 氮-二氧化钛/三氧化二铋三元复合光催化材料及制备方法和用途 | |
| CN109126851A (zh) | 一种可见光响应型Ag3PO4/GO/g-C3N4三元复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN111822002B (zh) | 一种硫化镉@水热碳复合光催化材料的制备及其在降解亚甲基蓝中的应用 | |
| CN112246256B (zh) | 一种压电催化降解、合成氨催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN110479344B (zh) | 一种g-C3N4/CNCs复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN108854518B (zh) | 一种光催化氧化氨气的方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201218 |