一種采用微乳-水熱技術合成新型可見光活性Bi₂WO₆光催化劑的方法

專利名稱：一種采用微乳-水熱技術合成新型可見光活性Bi₂WO₆光催化劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種新型光催化劑的制備方法，更具體的說是涉及一種采用微乳-水
熱技術合成正交相Bi2W06的新型可見光活性光催化劑的方法，屬于材料科學與催化科學相 交叉的科學技術領域。
背景技術：
目前廣泛應用的光催化劑如1102等，為寬帶隙半導體光催化劑，僅在紫外光范圍 有響應。而在到達地球表面的太陽光中紫外光不到5% ，而可見光占到近43% ，因此，開發 可見光響應的高活性光催化劑是提高太陽能利用率的關鍵。通過調控半導體光催化劑的能 帶結構，人們設計了許多新型光催化劑，Bi2W06為其中一種有發展前景的新型光催化材料， 具有良好的可見光催化活性和穩定性。但目前報道的新型光催化劑Bi2W06采用高溫煅燒的 方法制備，得到的光催化劑粒徑一般為微米尺度，比表面積很小(< lm2/g)，光催化活性低， 并且這種方法需要在高溫下進行，對設備要求高，能源消耗大，限制了新型光催化劑的推廣 和應用。

發明內容
為了克服現有新型光催化劑制備技術中的不足之處，目的是提供一種制備溫度 低、應用工藝簡單、比表面積大、可見光活性高的新型可見光活性Bi2W06光催化劑的合成方 法。 本發明提供了一種新型可見光響應的Bi2W06光催化劑，在光催化劑內含有花瓣狀
的正交相Bi2W06晶粒，晶粒粒徑在300-2000nm左右。 本發明的光催化劑為白色粉末狀，具有良好的可見光催化活性。 本發明的新型可見光活性Bi2W06光催化劑的微乳_水熱制備方法，具體的步驟如
下(i)將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌
至三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系。 (2)按照化學計量比稱取一定量的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別溶于 去離子水制成透明溶液。 (3)將上述兩種透明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼 續攪拌30min形成穩定的微乳體系。 (4)將上述兩種微乳體系，在劇烈攪拌下混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH 在5 9之間，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質， 白色聚四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為150°C 22(TC，處理時間為 3 9h。 (5)采用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油相，并重復該過程3 6次。6(TC干燥數小時后即可得到新型可見光活性 Bi2W06光催化劑。 本發明技術的有益效果是，新型可見光活性Bi2W06光催化劑的制備工藝反應溫度 低、工藝簡單易操作、無須高溫熱處理，成本降低，所得光催化劑比表面積大、可見光催化活 性高。經測試表征后發現，采用該法制備的Bi^Oe光催化劑，結晶度高，比表面積大。光催 化實驗結果表明含有O. 15g光催化劑的50ml濃度為10mg/L的甲基橙在可見光照射下的 脫色率在3h后接近100% ，而空白樣甲基橙脫色率沒有變化，結果表明采用微乳_水熱法制 備的Bi2W06光催化劑具有良好的可見光活性。


圖1 :不同溫度下合成的Bi2W06樣品的SEM照片(a) 150°C， (b) 180°C， (c)200。C，
圖2 :微乳-水熱法制備Bi2W06系光催化劑的XRD譜具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
實施例1 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至
三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量
的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為15(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例2: 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至
三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量
的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為18(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例3 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例4 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至 三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例5 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至 三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為22(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例6 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至 三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 5左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為6h。冷卻后，采用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例7 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至 三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 9左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為6h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例8 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至
三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量
的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為3h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 實施例9 : 將吐溫80 :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至 三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系備用。按照化學計量比稱取一定量 的Na2W04 2H20與Bi (N03) 3 5H20，將其分別用去離子水溶解制成透明溶液。將上述兩種透 明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪拌30min形成穩定的 微乳體系。在劇烈攪拌下，將上述兩種微乳體系混合到一起，用氨水(NH3 H20)調節pH在 7左右，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為20(TC，處理時間為9h。冷卻后，采 用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去Na+、 N03—和油 相，并重復該過程3 6次。在烘箱中6(TC干燥10h即可得到新型可見光活性Bi2W06光催 化劑。 本發明公開和揭示的正交相晶粒的新型光催化劑Bi,Oe及其微乳-水熱制備方法 可通過借鑒本文公開內容，盡管本發明已通過較佳實施例進行了描述，但是本領域技術人 員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述內容進行改動，或增減某些條件的，更具體的說，所有相類似的替換和改動對本領域內的技術人員來說是顯而易見的，他們 都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中。
權利要求
一種采用微乳-水熱技術合成新型可見光活性Bi2WO6光催化劑及其制備方法，其特征是制備溫度低、應用工藝簡單，制得樣品比表面積大。
2. 如權利要求1所述的一種采用微乳_水熱技術合成的新型可見光活性Bi2W06光催 化劑，其特征是含有片狀或球形晶粒，粒徑在300-2000nm左右。
3. 如權利要求1所述的一種采用微乳_水熱技術合成的新型可見光活性Bi2W06光催 化劑，其特征是含有以單斜相Bi2W06的化合物。
4. 如權利要求1所述的一種采用微乳_水熱技術合成的新型可見光活性Bi2W06光催 化劑，其特征是可見光活性高，在3h內可將10mg/L甲基橙完全降解。
5. 如權利要求1所述的一種新型可見光活性Bi2W06光催化劑的微乳_水熱制備方法， 步驟如下(1) 將吐溫so :正丁醇正庚烷按一定比例稱取，在恒溫磁力攪拌器上均勻攪拌至三者之間均勻混合。按此方法制備兩份這樣的微乳體系。(2) 按照化學計量比稱取一定量的Na2W04與Bi (N03)3 *51120，將其分別溶于去離子水制 成透明溶液。(3) 將上述兩種透明溶液，在不斷攪拌的情況下分別加入到上述的微乳體系中。繼續攪 拌30min形成穩定的微乳體系。(4) 將上述兩種微乳體系，在劇烈攪拌下混合到一起，用氨水(NH3*H20)調節pH在3 9之間，再持續攪拌40min 60min。然后將上面制備的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚 四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為150°C 200°C ，處理時間為3 9h。(5) 采用離心機將得到的產物分離，將得到的白色沉淀用去離子水和乙醇洗滌除去 Na+、N03—和油相，并重復該過程3 6次。6(TC干燥數小時后即可得到新型可見光活性Bi,0e 光催化劑。
全文摘要
本發明公開了一種微乳-水熱技術合成新型可見光活性Bi2WO6光催化劑的方法，特點是制備溫度低、應用工藝簡單，所得光催化劑比表面積大、可見光活性高、正交相的Bi2WO6化合物。本發明將吐溫80、正丁醇、正庚烷按一定比例稱取，制備兩份微乳體系。將Na2WO4·2H2O與Bi(NO3)3·5H2O分別配制成一定濃度的透明溶液，分別加入到上述制備的微乳體系中，充分攪拌后將兩者均勻混合，然后用稀氨水調節到一定的pH值。將所得到的微乳體系放入不銹鋼材質，白色聚四氟乙烯內襯的密閉反應釜中進行熱處理，溫度分別為150℃～220℃，處理時間為3～9h，處理完畢，冷卻至室溫。采用離心機將得到的產物分離，將得到的黃色沉淀用去離子水和乙醇洗滌數次，干燥數小時后即可得到新型可見光活性Bi2WO6光催化劑。
文檔編號C01G41/00GK101767002SQ20091000346
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月1日 優先權日2009年1月1日
發明者張憲華, 戈磊 申請人:中國石油大學(北京)