一种钨酸盐光催化材料的制备及应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种钨酸盐光催化材料的制备方法并研究了其光催化降解异丙醇的性能。NaBi(WO4)2光催化材料的制备方法包括：NaBi(WO4)2粉末采用高温固相反应法合成。所有化学原料为分析纯，而没有经过进一步净化。将Bi2O3、Na2CO3和WO3粉体按照化学计量比混合，加入乙醇后研磨半小时后，在650℃温度下预热处理12h，再次研磨后，在800℃的温度下煅烧10h。对NaBi(WO4)2降解异丙醇的性能进行研究发现，丙酮产生速率超过催化剂为WO3时丙酮的产生速率，表现了优越的降解异丙醇的性能。
【专利说明】 一种钨酸盐光催化材料的制备及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体材料制备和应用领域，尤其是一种钨酸盐光催化材料的制备。【背景技术】
[0002]半导体光催化材料由于具有强的氧化能力可以降解有机污染物，因此近年来在环境净化领域得到了人们日益的关注和重视。氧化物光催化材料常常具有高效、清洁无毒、结构稳定、无二次污染和制备工艺简单等优点。其中，WO3利用可见光就能达到较好的降解效果，因此越来越受到研究者的重视。光催化材料的活性在很大程度上取决于其电子结构，而电子结构与其晶体结构和元素组成密切相关。WO3具有良好的分解有机污染物的性能。因此，一些钨系光催化材料(如BiW06、Na2W4013、In6W012、AgBi (WO4) 2、ZnWO4)具有分解有机污染物的性能。这些钨的复合氧化物，其晶体结构是由WO6八面体组成的，这种组成方式与WO3的晶体结构类似。能带结构的结果进一步表明，这些催化剂的电子结构主要通过引入其他元素组成来进行调整。当钨原子位于不同的晶体场(如八面体和四面体)时，钨原子5d轨道的电子具有不同的价电子轨道分布，从而影响电子结构。目前，很少有关于具有WO4四面体晶体结构的钨系复合金属氧化物分解有机污染物的报告。因此，本发明提出了制备一种具有WO4四面体结构的钨系氧化物光催化材料的方法。
[0003]NaBi(WO4)2是一种具有层状结构的间接半导体，这些层状结构由角连接WO4四面体构成。在这项研究中，NaBi (WO4)2成功地应用为光催化材料，它的光催化性能由在紫外线照射下将气态异丙醇((CH3)2CHOH, IPA)分解成丙酮和CO2气体来评价。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种钨酸盐光催化材料制备方法。克服传统钨系氧化物光催化材料中的效率低的问题，提高降解有机污染物的效率。
[0005]本发明的技术方案是:由传统的高温固相反应法合成NaBi (W04)2。所有的化学原料均为分析纯，未经进一步净化。具体步骤如下:
[0006](I)将Bi2O3, Na2CO3和WO3按照化学计量比混合。
[0007](2)用乙醇研磨混合物后，在650°C温度下预热处理12h。
[0008](3)再次研磨后，在800°C的温度下煅烧IOh。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为NaBi (WO4) 2扫描电子显微镜照片。
[0010]图2为NaBi (WO4)2的紫外可见漫反射光谱。
[0011]图3为在光照下NaBi (WO4)2的矿化异丙醇过程。
【具体实施方式】
[0011]【具体实施方式】一:[0012](I)将Bi2O3, Na2CO3和WO3按照化学计量比混合。
[0013](2)用乙醇研磨混合物后，在650°C温度下预热处理12h。
[0014](3)再次研磨后，在800°C的温度下煅烧IOh。
[0015]本发明提供一种钨酸盐光催化材料的制备方法和其光催化降解有机物的性能。利用异丙醇的降解速率来评价光催化有机物的降解性能。异丙醇的光催化反应的降解过程是:首先，异丙醇转化为中间产物(丙酮)；然后，丙酮再被氧化为0)2和!120。由于，在起始阶段异丙醇主要进行的是降解为丙酮的反应。所以常常用起始阶段丙酮的生成速率来评估光催化性能的高低。通过以下实例对本方案进一步描述。
[0016]【具体实施方式】二:
[0017](I)将0.400g的NaBi (WO4) 2粉末样品均匀地分散在一个玻璃容器的底部，将玻璃容器置于一个高硼娃玻璃容器的底部(这是一个密闭的容器)。
[0018](2)密闭反应器后，使用气体进样器向反应器中注入一定量的异丙醇。将反应器置于避光处2h以便使系统达到吸附脱附平衡。
[0019](3)光源为氙灯，通过 冷却循环水系统(消除红外线引起的热效应)照射在材料表面。
[0020](4)将反应器置于光源下开始反应，并定时从反应体系中取样，使用气相色谱仪来检测异丙醇、丙酮和二氧化碳的浓度。
[0021]达到吸附脱附平衡后 ，反应开始进行，异丙醇的初始浓度为1525ppm，丙酮的浓度为Oppm, CO2的浓度为Oppm。反应进行Ih后，异丙醇的浓度为1103ppm,丙酮的浓度为199.19ppm,C02的浓度为93.lppm。反应进行2h后,异丙醇的浓度为867ppm,丙酮的浓度为421.67ppm, CO2的浓度为166ppm。反应进行3h后,异丙醇的浓度为603ppm,丙酮的浓度为633.42ppm, CO2的浓度为278.86ppm。反应进行5h后，异丙醇的浓度为241ppm,丙酮的浓度为922.82ppm,C02的浓度为509.07ppm。反应进行7.5h后，异丙醇的浓度为12ppm，丙酮的浓度为998.66ppm, CO2的浓度为960.67ppm。反应进行10.5h后，异丙醇的浓度为Oppm,丙酮的浓度为908.4ppm, CO2的浓度为1530.79ppm。反应进行14h后,异丙醇的浓度为Oppm,丙酮的浓度为763.92ppm,C02的浓度为2284.22ppm。在反应进行3h后，可以检测到丙酮的产生速率为211ppm/h。
[0022]【具体实施方式】三:与【具体实施方式】二不同的是，步骤(1)中所用光催化材料粉末为WO3，在反应进行3h后，丙酮的产生速率为120ppm/h。
【权利要求】
1.一种钨酸盐光催化材料NaBi (WO4)2的制备方法，包括以下几个步骤: (1)将Bi2O3,Na2CO3和WO3按照化学计量比混合。 (2)用乙醇研磨混合物后，在650°C温度下预热处理12h。 (3)再次研磨后，在800°C的温度下煅烧10h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征为NaBi(WO4)2光催化材料由传统的高温固相反应法合成，所有的化学原料均为分析纯，未经进一步净化。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于制备NaBi(WO4) 2所用的反应物为Bi2O3, Na2CO3和WO3，并且研磨均匀。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于在650°C的温度下，预热处理12h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于在800°C的温度下，烧结10h。
【文档编号】B01D53/86GK103537276SQ201210245453
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月8日 优先权日:2012年7月8日
【发明者】史海峰, 王颖超 申请人:江南大学