異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及過渡金屬鎢酸鹽，特指一種制備B1IAMWO4異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的方法，以硝酸鉍、鎢酸鈉、碘化鉀和乙酸鉻為原料制備Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的方法，尤其是一種制備工藝簡單，產(chǎn)品具有良好可見光催化活性的納米復合光催化劑制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自21世紀以來，化石能源的過度使用導致了全球環(huán)境的嚴重破壞，因此綠色能源的開發(fā)與利用已成為目前人類所面臨的最重要的挑戰(zhàn)之一;半導體光催化劑技術(shù)降解有機污染物是一個很有應用前途的技術(shù)，該技術(shù)可以實現(xiàn)太陽能到化學能量的轉(zhuǎn)換，并且無污染的方法對有機污染物進行降解處理，半導體在光催化降解性能受到吸收光譜、光生電荷轉(zhuǎn)移、帶隙結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的直接影響，因此設(shè)計新型的異質(zhì)節(jié)半導體催化劑是一種很有應用前景的。
[0003]鎢酸鎘(CdWO4)是已知最早的太陽能制氫半導體，但是，由于CdWO4的禁帶寬度較寬(大約是3.2eV)只能對紫外光(大約只占太陽光的5%)產(chǎn)生響應能力，這極大限制了CdWO4的光電轉(zhuǎn)換效率;碘氧化鉍是一種具有很窄禁帶寬度的半導體材料，和鎢酸鎘具有很好的能帶匹配，理論具有良好的光催化效果;碘氧化鉍具有促進不同半導體之間光生電荷傳遞和增強有機污染物降解的性能，石墨烯作為優(yōu)良的電荷傳輸媒介已應用于B1I/C3N4和Bi0I/Bi2Mo06異質(zhì)節(jié)光催化劑;研究發(fā)現(xiàn)，CdW04的可見光光催化性能通過與窄禁帶半導體進行復合形成異質(zhì)節(jié)得到了顯著增強，例如;C3N4/CdW04和CdS/CdW04等，這其中效果比較顯著的是Tian Na老師團隊設(shè)計的一種新型C3N4/CdW04異質(zhì)節(jié)光催化劑，而且其中異質(zhì)節(jié)的組成提尚了電荷的轉(zhuǎn)移效率轉(zhuǎn)換效率，而且C3N4/CMWCU異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以進一步提尚媽酸錦可見光的吸收，這種獨特的異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效的促進電荷分離效率，最終再轉(zhuǎn)移到窄禁帶半導體上，所以通過C3NVCdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑可有效促進電子和空穴分離、提高光催化活性以及有機污染物的降解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種兩步水熱法制備的基于過渡金屬鎢酸鹽的高效光催化劑，實現(xiàn)可見光下光催化降解羅丹明B的納米復合光催化劑的方法。
[0005]本發(fā)明通過以下步驟實現(xiàn):
[0006](I)將鎢酸鎘分散在去離子水中后加入碘化鉀和硝酸鉍，超聲攪拌分散均勻后，過濾、洗滌、烘干后得到Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑。
[0007]進一步地，超聲攪拌的功率為100W，攪拌時間為30分鐘。
[0008]進一步地，硝酸鉍與鎢酸鎘的摩爾比為1.0-2.0:1。
[0009]進一步地，硝酸鉍與鎢酸鎘的摩爾比為1.5:1。
[0010]進一步地，硝酸鉍與碘化鉀的摩爾比為1:1。[0011 ]進一步地，所述鎢酸鎘的制備方法如下:取乙酸鉻溶液，加入到等摩爾的鎢酸鈉的溶液中得到混合溶液，攪拌均勻后進行水熱反應，160°c下水熱反應24小時，反應結(jié)束后，將沉淀過濾，洗滌，烘干，得到鎢酸鎘。
[0012](2)本發(fā)明所制備的B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)復合光催化劑，結(jié)晶完全，形貌規(guī)則，分散性良好。
[0013](3)利用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X光電子能譜儀等儀器對產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)分析，以羅丹明B溶液為目標染料進行光催化降解實驗，通過紫外-可見分光光度計測量。
【附圖說明】
[0014]圖1為所制備的Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑，B1I和CdWO4的XRD衍射譜圖。
[0015]圖2為所制備Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的透射電鏡照片圖。
[0016]圖3為所制備Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的X光電子能譜圖。
[0017]圖4為所制備Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑循環(huán)性實驗圖。
[0018]圖5為所制備B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的可見光催化降解羅丹明B的時間-降解率關(guān)系圖。
圖6為CdW04、Bi0I和Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑紫外-可見吸光度的測量示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例lBi0I/CdW04納米棒的制備
[0020]含有Immol乙酸鉻的溶液加入到含有Immol鎢酸鈉的溶液中，超聲磁力攪拌均勻后進行水熱反應，160°C下水熱反應24小時，反應結(jié)束后，將沉淀過濾，洗滌，并在60°C條件下干燥得到鎢酸鎘;取制備好鎢酸鎘分散在去離子水中，在攪拌的條件下加入等摩爾的碘化鉀和硝酸鉍，控制硝酸鉍與鎢酸鎘的摩爾比分別為1.0,1.5和2.0，超聲攪拌分散均勻后的沉淀用去離子水和乙醇洗凈，過濾，恒溫干燥箱中60 0C烘干，得到Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑。
[0021 ]實施例2Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的表征分析
[0022]如圖1所不，從圖中可以看出，復合后的樣品同時具有B1I和QlWCU的特征峰，說明我們成功制備出了 Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑。
[0023]如圖2所示，(A)圖中可以看到納米棒狀的CdW04表面負載不規(guī)則的納米顆粒B1I。
[0024]如圖3所示，圖譜中顯示Bi，O，I，Cd，W和O元素的存在。
[0025]如圖4所示，圖中顯示異質(zhì)結(jié)B1VCdWO4在經(jīng)過四次的循環(huán)性試驗，催化劑性能沒有明顯降低，證明我們合成的催化劑具有很強的穩(wěn)定性。
[0026]實施例3Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的可見光催化活性實驗
[0027](I)配制濃度為10mg/L的羅丹明B溶液，將配好的溶液置于暗處。
[0028](2)稱取Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)復合光催化劑10mg(當B1I與CdWO4的摩爾比為1:1，1.5:1和2.0:1得到的樣品分別記為BC-1.0，BC-1.5，BC_2.0)，分別置于光催化反應器中，加入10mL步驟(I)所配好的目標降解液，磁力攪拌30min待復合光催化劑分散均勻后，打開水源，光源，進行光催化降解實驗。
[0029](3)每1min吸取反應器中的光催化降解液，離心后用于紫外-可見吸光度的測量。
[0030](4)由圖5可見所制備的納米復合光催化劑具有優(yōu)異的可見光催化活性，尤其是加入硝酸鉍的量為1.5mmol的樣品降解羅丹明B活性最好，可見光反應90min后降解率達到90%，比純的B1I和CdWO4降解活性都要高。
【主權(quán)項】
1.一種制備Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，納米棒狀的CdWO4表面負載不規(guī)則的納米顆粒B1I，其特征在于:將鎢酸鎘分散在去離子水中后加入碘化鉀和硝酸鉍，超聲攪拌分散均勻后，過濾、洗滌、烘干后得到Bi0I/CdW04異質(zhì)結(jié)光催化劑。2.如權(quán)利要求1所述的一種制備B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，其特征在于:超聲攪拌的功率為I OOff，攪拌時間為30分鐘。3.如權(quán)利要求1所述的一種制備B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，其特征在于:硝酸鉍與鎢酸鎘的摩爾比為1.0-2.0。4.如權(quán)利要求1所述的一種制備B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，其特征在于:硝酸鉍與鎢酸鎘的摩爾比為1:5:1，制備扮01/^(1￥04異質(zhì)結(jié)光催化劑在可見光條件下反應901^11后羅丹明B的降解率達到90 %。5.如權(quán)利要求3所述的一種制備B1VCdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，其特征在于:硝酸鉍與碘化鉀的摩爾比為1:1。6.如權(quán)利要求1所述的一種制備B1I/CdWO4異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，其特征在于所述鎢酸鎘的制備方法如下:取乙酸鉻溶液，加入到等摩爾的鎢酸鈉的溶液中得到混合溶液，攪拌均勻后進行水熱反應，160°C下水熱反應24小時，反應結(jié)束后，將沉淀過濾，洗滌，烘干，得到鎢酸鎘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及過渡金屬鎢酸鹽，特指一種制備BiOI/CdWO4異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的方法，以硝酸鉍、鎢酸鈉、碘化鉀和乙酸鉻為原料制備BiOI/CdWO4異質(zhì)結(jié)復合光催化劑的方法，所制備的納米復合光催化劑具有優(yōu)異的可見光催化活性，尤其是加入硝酸鉍的量為1.5mmol的樣品降解羅丹明B活性最好，可見光反應90min后降解率達到90％，比純的BiOI和CdWO4降解活性都要高。
【IPC分類】C02F1/30, B01J27/08, C02F101/38
【公開號】CN105642316
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】施偉東, 馮翌, 宋橙杰, 樊明山, 陳繼斌, 車慧楠
【申請人】江蘇大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月22日