一種太陽光響應的介孔Bi₂WO₆微米球的制備方法

專利名稱：一種太陽光響應的介孔Bi₂WO₆微米球的制備方法
技術領域：
本發明屬于光催化氧化技術領域，特別是一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法。涉及采用簡易水熱法制備具有太陽光響應、高效光催化活性的介孔Bi2WO6光催化齊U，用此方法制備的Bi2WO6光催化劑是ー種由納米片組裝而成的分等級三維微米球。
背景技術：
多相光催化因其在太陽能利用及環境修復方面的潛カ而引起廣泛的關注。ニ氧化鈦(TiO2)作為ー種穩定及無毒的光催化劑，其在空氣凈化及水污染處理方面得到了廣泛地使用。然而，由于TiO2具有較寬的帶隙(3. 2eV)，只能被紫外光激發，從而限制其利用太陽光 (僅有4%的紫外光區)。因此，制備太陽光響應的光催化劑成為當前熱門的研究方向之一。自從報道鎢酸鉍(Bi2WO6)具有可見光響應的光催化活性后，相繼開展了很多關于Bi2WO6光催化降解有機污染的研究。此外，由低維納米基元組裝而成的三維光催化劑由于擁有相對大的比表面積、較多活性點、易直接沉降分離等優點而成為光催化領域研究焦點。近來，報道了多種合成三維Bi2WO6納米光催化劑的方法，包括聚こ烯基吡咯烷酮(PVP)協助水熱法、P123表面活性劑協助水熱法、過量鎢鹽水熱法、無機添加物協助水熱法以及模板協助逆流法等。然而，尋求簡易、經濟的水熱法制備三維Bi2WO6光催化劑是十分必要的。介孔材料作為ー種新型功能材料，由于具有大的比表面積及優良的孔結構利于吸收光及吸附有機污染物，因而其在光催化領域有著巨大的應用潛力。本發明采用ー步簡易、經濟的水熱法(無任何輔助試劑添加)制備由納米片組裝而成的三維Bi2WO6介孔微米球，且其具有高的光催化活性。

發明內容
本發明的目的在于針對上述存在問題，提供一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，該方法エ藝簡易、成本低廉、產率高，制備出的Bi2WO6介孔微米球是由納米片組裝而成的分等級三維結構，在降解有機染料的光催化過程中具有高效的光催化活性。本發明的技術方案一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，采用水熱法制備，步驟如下I)在磁攪條件下將O. 002mol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL蒸餾水中，制得硝酸鉍懸
浮液；2)在磁攪條件下將O. OOlmol Na2WO4 · 2H20溶于20mL蒸餾水中，制得鎢酸鈉水溶液；3)在磁攪條件下將鎢酸鈉水溶液逐滴加入到硝酸鉍懸浮液中，制得前驅液；4)將前驅液放入水熱爸中進行水熱反應,前驅液填充容量為80%,水熱溫度范圍為120-180°C，水熱反應時間為24h ；5)將水熱反應后的產物經離心分離，用水和無水こ醇洗凈，在80°C空氣中干燥，所得粉體即為太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球。本發明相比于其它制備方法得到的Bi2WO6光催化劑有以下優點I)該發明提供的制備Bi2WO6光催化劑的水熱方法簡易，成本低，緑色，產率高。
2)具有介孔結構的Bi2WO6微米球能夠利用太陽光實現有機污染物的快速降解，呈現出高光催化活性。


圖I為不同反應溫度下本方法制備的Bi2WO6光催化劑的XRD圖譜。圖2為本方法制備的Bi2WO6微米球的FESEM圖譜。圖3為本方法制備的Bi2WO6微米球的紫外-可見漫反射光譜。圖4為本方法制備的Bi2WO6微米球光催化去除羅丹明B的降解效率圖。
具體實施例方式實施例I :一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，采用水熱法制備，步驟如下I)在磁攪條件下將O. 002mol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL蒸餾水中，制得硝酸鉍懸
浮液；2)在磁攪條件下將O. OOlmol Na2WO4 · 2H20溶于20mL蒸餾水中，制得鎢酸鈉水溶液；3)在磁攪條件下將鎢酸鈉水溶液逐滴加入到硝酸鉍懸浮液中，制得前驅液；4)將前驅液放入50mL聚四氟內襯的水熱釜中進行水熱反應，前驅液填充容量為80%，水熱溫度為150° C，水熱反應時間為24h ；5)將水熱反應后的產物經離心分離，用水和無水こ醇洗凈，在80° C空氣中干燥，所得淺黃色粉體即為太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球。本方法制備的產品產率為93%。經由XRD成分分析，制備的淺黃色粉末為純相斜方晶系的Bi2WO6結構，沒有雜質的生成，如圖Ia所示。從樣品的場發射掃面電鏡照片可知，粉末樣品由微球顆粒組成，顆粒大小在2. 5-8 μ m范圍內，孔經范圍為3-50nm，孔經主要集中在3-lOnm，表明為介孔材料且分散性較好，如圖2a所示。同時可以發現，微球顆粒是由納米片組裝而成的，如圖2b所示。此外，由紫外-可見漫反射光譜測定可知，本實施例提供的Bi2WO6光催化劑在紫外及可見光區都有吸收，證實其能被太陽光激發，其帶隙能為2. 82eV。對羅丹明B降解率的檢測準確稱取IOppm的羅丹明B溶液200mL，置于250mL反應容器中，同時加入O. Ig實施例I中制備的Bi2WO6光催化劑，在磁力攪拌作用下，用350W氙燈(作為模擬太陽光光源)照射。每隔15min取樣，離心分離得到上層清液，用分光光度計在553nm波長下測定吸光度A。由于低濃度范圍內吸光度A與溶液的濃度C成線性關系，遵循Lambert-Beer定律，從而能夠得到羅丹明B不同時間段的濃度，推斷其光催化降解程度。如圖3所示，模擬太陽光照射下介孔Bi2WO6微米球在60min內對羅丹明B的降解率達到100%，遠大于P25Ti02的光催化降解效率。
實施例2 一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，制備步驟基本與實施例I相同，不同之處在于水熱溫度為120°C。該實例中制備的樣品經XRD分析可知其為斜方晶系的Bi2WO6結構，如圖Ib所示，該樣品由類似片狀顆粒組成，模擬太陽光照射60min后，其光催化降解羅丹明B的效率為92%。實施例3 一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，制備步驟基本與實施例I相同，不同之處在于水熱溫度為180°C。 該實例中制備的樣品經XRD分析可知其為斜方晶系的Bi2WO6結構，同時發現其結晶度更高，如圖Ic所示，該樣品主要由微球狀顆粒組成，模擬太陽光照射下，反應60min后，其光催化降解羅丹明B的效率也能達到100%。
權利要求
1.一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，其特征在于采用水熱法制備，步驟如下1)在磁攪條件下將0.002molBi (NO3) 3 5H20溶于20mL蒸餾水中，制得硝酸鉍懸浮液；2)在磁攪條件下將0.OOlmol Na2WO4 2H20溶于20mL蒸餾水中，制得鎢酸鈉水溶液； 3)在磁攪條件下將鎢酸鈉水溶液逐滴加入到硝酸鉍懸浮液中，制得前驅液； 4)將前驅液放入水熱爸中進行水熱反應，前驅液填充容量為80%,水熱溫度范圍為120-180°C，水熱反應時間為24h ；5)將水熱反應后的產物經離心分離，用水和無水乙醇洗凈，在80°C空氣中干燥，所得粉 體即為太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球。
全文摘要
一種太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球的制備方法，采用水熱法制備，步驟如下將硝酸鉍和鎢酸鈉分別溶于水中；在磁攪條件下將鎢酸鈉水溶液逐滴加入到硝酸鉍懸浮液中，制得前驅液；將前驅液放入水熱釜中進行水熱反應，前驅液填充容量為80%，水熱溫度范圍為120-180℃，水熱反應時間為24h；將水熱反應后的產物經離心分離，用水和無水乙醇洗凈，在80℃空氣中干燥，所得粉體即為太陽光響應的介孔Bi2WO6微米球。本發明的優點是1)該制備Bi2WO6光催化劑的水熱方法簡易、成本低、綠色且產率高；2)具有介孔結構的Bi2WO6微米球能夠利用太陽光實現有機污染物的快速降解，呈現出高光催化活性。
文檔編號B01J35/10GK102698739SQ20121019756
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月15日 優先權日2012年6月15日
發明者劉璐, 葛明 申請人:南開大學