CN114345320A - 一种氢化BiXOn材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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谢阿明
陈佑剑
焦颖芝
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Abstract

本发明属于材料领域,涉及一种氢化材料,具体涉及一种氢化BiXOn材料及其制备方法和应用,按照比例将BiXOn材料与硼氢化钠于研钵中,充分研磨。待固体颜色有墨绿色变为黑色,将固体粉末倒入冷水中溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤得到产品。

Description

一种氢化BiXOn材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域,涉及一种氢化材料,具体涉及一种氢化BiXOn材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会的发展,环保意识的提升,环保处理越来越受重视,其中光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术,已得到国际学术界的认可。在光催化技术中,钼酸铋、钨酸铋、钒酸铋均具有较窄的带隙宽度,吸收阈值波长大于450nm,同时具有活性较高、稳定性好、无毒、光谱响应宽等优点,在可见光催化领域中表现出巨大的潜力。但是,在实际应用中,钼酸铋、钨酸铋和钒酸铋还未达到最理想的光催化效果。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供了一种氢化BiXOn材料,解决现有光催化剂的不足,利用氢化技术调控BiXOn材料的导电性和可见光吸收强度,从而提升了电子传输性,光吸收性,因此在光催化等领域具有巨大的前景。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:
一种氢化BiXOn材料,其制备方法包括如下步骤:
步骤1,将BiXOn和硼氢化钠粉末放入到研钵,用研磨棒将混合粉末充分研磨;
步骤2,将研磨后混合粉末加入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,采用漏斗过滤并洗涤得到黑色固体,经干燥后得到氢化BiXOn材料。
其中,所述氢化BiXOn材料中的X为Mo、W、V中的一种。
其中,所述步骤1中的BiXOn采用BiMoO6、Bi2W3O12、BiVO4中的一种。
其中,所述步骤1中的BiXOn与硼氢化钠的质量比为1-100:1。
其中,所述步骤1中的研磨中,研磨时间为10-30min,静置1h,研磨-静置循环三次,将硼氢化钠与BiXOn材料充分反应。
一种如上述方法制备的氢化BiXOn材料,进一步,所述氢化BiXOn材料的表达式为HxBiXOn(X=Mo、W、V)。
所述氢化BiXOn材料用于催化,光热,抗菌等领域,进一步,该材料可用于可见光光催化领域。
本发明按照比例将BiXOn材料与硼氢化钠于研钵中,充分研磨。待固体颜色有墨绿色变为黑色,将固体粉末倒入冷水中溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤得到产品。在该过程中,硼氢化钠自身溶于水,而BiXOn材料存在不溶性,因此采用冷水搅拌的方式将过量的硼氢化钠去除。在以BiVO4为原材料时,产物采用水和甲醇洗涤除去二氧化钒表面黏附的杂质。
从以上描述可以看出,本发明具备以下优点:
1.本发明为解决现有光催化剂的不足,利用氢化技术调控BiXOn材料的导电性和可见光吸收强度,从而提升了电子传输性,光吸收性,因此在光催化等领域具有巨大的前景。
2.本发明提供的方法可大量生产,重复性高,有巨大的工业应用前景。
3.本发明利用BiXOn材料与硼氢化钠的比例来调节氢化程度,可控性强。
附图说明
图1为本发明中BiMoO6和H1.0-BiMoO6的颜色对比图。
图2为本发明中Bi2W2O9和H1.0-Bi2W2O9的颜色对比图。
图3本发明中BiMoO6与H1.0-BiMoO6的H含量对比图。
图4本发明中Bi2W2O9和H1.0-Bi2W2O9的H含量对比图。
图5本发明中BiVO4和H1.0-BiVO4的H含量对比图。
图6本发明中BiVO4和H0.5-BiVO4的XRD对比图。
图7本发明中BiMoO6与H0.5-BiMoO6的紫外-可见-近红外吸收光谱对比图。
图8本发明中Bi2W2O9和H0.5-Bi2W2O9的紫外-可见-近红外吸收光谱对比图。
图9本发明中BiMoO6与H1.0-BiMoO6在可见光下的降解效率。
图10本发明中Bi2W2O9和H1.0-Bi2W2O9在可见光下的降解效率。
图11本发明中BiVO4和H1.0-BiVO4在可见光下的降解效率。
具体实施方式
结合图1-图11,详细说明本发明的具体实施例,但不对本发明的权利要求做任何限定。
一种氢化BiXOn材料,其表达式Hx BiXOn(X=Mo、W、V),制备方法包括如下步骤:
将一定比例的BiXOn和硼氢化钠粉末放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiXOn材料。其中,BiXOn采用BiMoO6、Bi2W3O12、BiVO4中的一种。
实施例1
将BiMoO6和硼氢化钠粉末以5:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiMoO6材料(H0.2-BiMoO6)。
实施例2
将BiMoO6和硼氢化钠粉末以2:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiMoO6材料(H0.5-BiMoO6)。
实施例3
将BiMoO6和硼氢化钠粉末以1:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiMoO6材料(H1.0-BiMoO6)。通过有机元素分析证明氢插入成功。
实施例4
将Bi2W3O12和硼氢化钠粉末以5:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化Bi2W3O12材料(H0.2-Bi2W2O9)。
实施例5
将Bi2W3O12和硼氢化钠粉末以2:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化Bi2W3O12材料(H0.5-Bi2W2O9)。
实施例6
将Bi2W3O12和硼氢化钠粉末以1:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化Bi2W3O12材料(H1.0-Bi2W2O9)。
实施例7
将BiVO4和硼氢化钠粉末以5:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiVO4材料(H0.2-BiVO4)。
实施例8
将BiVO4和硼氢化钠粉末以2:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiVO4材料(H0.5-BiVO4)。
实施例9
将BiVO4和硼氢化钠粉末以5:1的质量比放入到研钵中,用研磨棒将两个固体混合物充分研磨,反应完成后将固体混合物倒入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,用布氏漏斗过滤并洗涤混合液,得到黑色固体,干燥后得到氢化BiVO4材料(H1.0-BiVO4)。
针对实施例1-9的检测得出:
所得H1.0-BiMoO6和BiMoO6的颜色分别对应图1,H1.0-Bi2W2O9和Bi2W2O9的颜色分别对应图2,简单的从颜色可以判断出BiMoO6,Bi2W2O9氢化成功。图3至图5分别展示了H1.0-BiMoO6,和H1.0-Bi2W2O9,BiVO4和H1.0-BiVO4的H含量对比图,BiMoO6,Bi2W2O9,BiVO4通过与硼氢化钠研磨后,氢含量显著增加,说明氢插入成功。
图6展示了H1.0-BiVO4和BiVO4的XRD对比图,说明氢化过程中BiVO4的晶型发生了较大的变化。图7和图8呈现了H0.5-BiMoO6,BiMoO6以及H0.5-Bi2W2O9,Bi2W2O9的紫外-可见-近红外吸收光谱对比图,H0.5-BiMoO6和H0.5-Bi2W2O9在可见光波长处的吸光度大大增强,这说明该材料有应用到可见光催化的潜力。
图9-11展示在可见光照射下的催化降解四环素的降解效率,H1.0-Bi2W2O9,H1.0-Bi2W2O9和H1.0-BiVO4在50分钟内降解效率均可以达到90%以上,说明氢化BiXOn(X=Mo,W,V)材料在光催化领域有着巨大的前景,同时实施例1-9的产品制备工艺简单,产量高,能耗低,周期短,适合工业生产。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢化BiXOn材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1,将BiXOn和硼氢化钠粉末放入到研钵,用研磨棒将混合粉末充分研磨;
步骤2,将研磨后混合粉末加入冷水中,溶解过量的硼氢化钠,采用漏斗过滤并洗涤得到黑色固体,经干燥后得到氢化BiXOn材料。
2.根据权利要求1所述的氢化BiXOn材料的制备方法,其特征在于:所述氢化BiXOn材料中的X为Mo、W、V中的一种。
3.根据权利要求1所述的氢化BiXOn材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中的BiXOn采用BiMoO6、Bi2W3O12、BiVO4中的一种。
4.根据权利要求1所述的氢化BiXOn材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中的BiXOn与硼氢化钠的质量比为1-100:1。
5.根据权利要求1所述的氢化BiXOn材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1中的研磨中,研磨时间为10-30min,静置1h,研磨-静置循环三次,将硼氢化钠与BiXOn材料充分反应。
6.一种如权利要求1-5任一一项所述的制备方法制备的氢化BiXOn材料。
7.根据权利要求6所述的氢化BiXOn材料,其特征在于:所述氢化BiXOn材料的表达式为Hx BiXOn(X=Mo、W、V)。
8.根据权利要求6所述的氢化BiXOn材料,其特征在于:所述氢化BiXOn材料用于催化,光热,抗菌等领域。
9.根据权利要求8所述的氢化BiXOn材料,其特征在于:该材料可用于可见光光催化领域。
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