一种光降解有机物催化剂Bi₂O₃/Bi₂MoO₆及其制备方法;的制作方法

专利名称：一种光降解有机物催化剂Bi₂O₃/Bi₂MoO₆及其制备方法;的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光降解有机物催化剂Bi203/Bi2Mo06及其制备方法。
背景技术：
随着社会的发展和人们生活生平的提高，工业废水和生活污水占环境污染的重要部分，成为人们不得不考虑的重要问题。1972年，Fujishima和Honda采用TiO2电极，在光的照射下分解水，标志着光催化新时代的开始。随后，Carey等使用紫外光照射TiO2光催化剂的存在的多氯联苯、氯代烷烃等水溶液，发生有效的脱氯反应，这使光催化降解有机物成为了可能。
在最近的三十年里，二氧化钛一直是人们在光催化降解有机物的热点，但是由于其带隙能太大(> 3. 2eV)，只能对太阳光中少量的紫外光做出反应，而不能对可见光很好的吸收。为了更利用可见光，随后带隙能较小的光催化相继被报道，如氧化铋、钨酸铋和钥酸铋等。相对于氧化铋和钨酸铋来说，钥酸铋是最有发展前景的光催化剂，这是由于钥酸铋的带隙能为2. 5eV左右，是三者中最小的，有利于吸收可见光中波长更大的光，更有效的利用可见光。

发明内容
本发明的目的在于提供一种光降解有机物催化剂Bi203/Bi2MO06及其制备方法，为有机物的催化降解提供了一种材料，本发明的材料是采用水热法制备的，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，其光催化降解速率高，适合扩大化生产的要求。本发明是这样来实现的，其特征是催化剂是由氧化铋(Bi2O3)和钥酸铋(Bi2MoO6)组成的，其中氧化铋为钥酸铋摩尔数的20%催化效果最佳，其表达式为20%Bi203/Bi2Mo06，本发明的催化剂是通过一步水热法合成。在可见光的诱导下，0. I克的催化剂可以将100毫升浓度为10_5摩尔/升的罗丹明B在80分钟内完全降解。一种新型光降解有机物催化剂Bi203/Bi2Mo06及其制备方法的制备方法为先将6毫摩尔(2. 9105克)的硝酸铋(Bi (NO3)3 5H20)分散均匀到15毫升去离子水中，搅拌均匀得到A溶液。然后将0. 357毫摩尔(0. 4414克)的钥酸铵((NH4)6Mo7O24 *4H20)溶解于10毫升去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液B。然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制I. 0，将上述溶液装入100毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。本发明的优点是1、本发明的材料制备是采用水热法，其操作简单、生产成本低廉、产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；2、本发明的材料热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；3、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解罗丹明B的效果。


图I为本发明的催化剂与单一的钥酸铋、三氧化二铋以及其他比例负载的Bi2O3/Bi2MoO6异质结催化剂的X射线粉末衍射对比图。图2为本发明的催化剂与单一的钥酸铋、三氧化二铋以及其他比例负载的Bi2O3/Bi2MoO6异质结催化剂紫外-可见漫反射比较图(图中a为Bi2Mo06、b为5% Bi203/Bi2Mo06、c 为 10% Bi203/Bi2Mo06、d 为 20% Bi203/Bi2Mo06、e 为 30% Bi203/Bi2Mo06、f 为 Bi2O3 )。图3为本发明的催化剂与单一的钥酸铋、三氧化二铋以及其他比例负载的Bi2O3/Bi2MoO6异质结催化剂在可见光诱导下光降解效果的比较图(图中a为Bi2Mo06、b为5%Bi203/Bi2Mo06、c 为 10% Bi203/Bi2Mo06、d 为 20% Bi203/Bi2Mo06、e 为 30% Bi203/Bi2Mo06、f■为50% Bi203/Bi2Mo06、g 为 Bi2O3 )。
具体实施方式

本发明的催化剂材料的合成
先将6毫摩尔(2. 9105克)的硝酸铋(Bi (NO3) 3 *5H20)分散均匀到15毫升去离子水中，搅拌均匀得到A溶液。然后将0. 357毫摩尔(0. 4414克)的钥酸铵((NH4)6Mo7024 4H20)溶解于10毫升去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液B。然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制I. 0，将上述溶液装入100毫升的聚四氟乙烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小时。将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。如图I、图2、图3所示，经X射线粉末衍射测试表明，本发明的催化剂与经典的层状钙钛矿结构的钥酸铋(Bi2MoO6)具有相同的空间结构，而且没有出现三氧化二铋(Bi2O3)以及其他的杂峰。元素分析表明三氧化二铋(Bi2O3)为钥酸铋(Bi2MoO6)摩尔数的20% (摩尔比)。另外拉曼光谱测试表明中其谱图中没有发现明显的三氧化二铋的峰。因此结合以上测试可证明本发明的催化剂材料是由摩尔比为20%的三氧化二铋负载在钥酸铋(Bi2MoO6)形成的异质结构新材料。从图2可以看出，所有光催化剂的带隙宽度(Eg值)都位于纯的钥酸铋(Bi2MoO6)和三氧化二铋之间，并且随着三氧化二铋含量的增多催化剂的带隙宽度呈现有序的变化，本发明的光催化剂的带隙能为2. 65 eV。在可见光的条件下，0. I克的催化剂可以将100毫升的10_5摩尔/升的罗丹明B在80分钟内完全降解，相对比纯钥酸铋和三氧化二铋在相同实验条件下80分钟内罗丹明B的降解率仅分别达到38%和45%。另外我们对其他比例负载的Bi203/Bi2MO06异质结催化剂与本发明的催化剂的有机物光降解效果进行了比较，如负载Bi2O3为Bi2MoO6的摩尔百分比为5%的异质结，表达式为5%Bi203/Bi2Mo06，在相同条件下，80分钟内该异质结催化剂对罗丹明B的降解率仅达到82%。根据负载Bi2O3的摩尔量不同，同时对负载Bi2O3为Bi2MoO6的摩尔百分比为10%的异质结(表达式为10%Bi203/Bi2Mo06)、负载Bi2O3为Bi2MoO6的摩尔百分比为30%的异质结(表达式为30%Bi203/Bi2Mo06)以及负载Bi2O3为Bi2MoO6的摩尔百分比为50%的异质结(表达式为50%Bi203/Bi2Mo06)都进行了光降解实验测试，结果表明在相同实验条件下，80分钟内他们的对罗丹明B的降解率分别为96%、96%和92%。因此本发明的催化剂20%Bi203/Bi2Mo06具有最好的光催化降解罗丹明B的效果。本发明的催化剂的制备是采用一步水热法，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；本发明的材料热稳定性好，而且能耐各种酸和碱；本发明所得到的材料具有较好的光催化降解有机物效果，为光降 解有机污染物提供新材料源泉。
权利要求
1.一种光降解有机物催化剂Bi203/Bi2Mo06，其特征是由氧化铋(Bi2O3)和钥酸铋(Bi2MoO6)组成的，其中三氧化ニ铋与钥酸铋摩尔比为20%，表达式为20%Bi203/Bi2Mo06。
2.—种权利要求I所述的ー种光降解有机物催化剂Bi203/Bi2Mo06的制备方法，其特征是先将6毫摩尔(2. 9105克)的硝酸铋(Bi (NO3)3·5Η20)分散均匀到15毫升去离子水中，搅拌均匀得到A溶液，然后将O. 357毫摩尔(O. 4414克)的钥酸铵((NH4) 6Μο7024 ·4Η20)溶解于10毫升去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液B，然后将B溶液缓慢倒如A中，常温搅拌30分钟，加入5摩尔/升的氢氧化钠溶液，将溶液的pH值调制I. 0，将上述溶液装入100毫升的聚四氟こ烯的反应釜中，然后放入150°C的马弗炉中煅烧5小吋，将煅烧后的样品进行多次过滤、洗涤后放入马弗炉中300°C煅烧5小时，得到目标催化剂。
3.—种权利要求I所述的ー种光降解有机物催化剂Bi203/Bi2Mo06，其特征是在可见光的诱导下，该催化剂对罗丹明B具有很好的降解效果。
全文摘要
一种光降解有机物催化剂Bi2O3/Bi2MoO6是通过一步水热法合成，催化剂是由三氧化二铋(Bi2O3)和钼酸铋(Bi2MoO6)组成的，其中三氧化二铋与钼酸铋的摩尔比为20%。在可见光的诱导下，0.1克的催化剂可以将100毫升浓度为10-5摩尔/升的罗丹明B在80分钟内完全降解。本发明的优点是1、本发明的催化剂是采用一步水热法直接合成，其操作简单、生产成本低廉、合成的产率较高，纯度也很高以及重复性好，适合扩大化生产的要求；2、本发明的催化剂热稳定性好，而且耐酸、耐碱性强；3、本发明所得到的催化剂具有较好的光催化降解有机物效果，比单一的钼酸铋(Bi2MoO6)或三氧化二铋(Bi2O3)以及其他比例的负载的Bi2O3/Bi2MoO6异质结都有更好的催化效果。
文档编号B01J23/31GK102658121SQ20121003154
公开日2012年9月12日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者张龙珠, 林国涛, 林方程, 王玉华, 邹建平, 雷斯亮, 马俊 申请人:南昌航空大学