一种光催化材料及其制备方法与流程

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种具有高可见光响应的光催化材料及其制备方法。

背景技术：

近年来，半导体光催化剂由于其在环境治理和太阳能转换方面的应用潜力受到了广泛关注。在这些半导体中，因为钨酸铋（bi2wo6）相对较窄的带隙，在可见光照射下具有良好的光催化性能而被证明是最有前途的半导体催化剂。

bi2wo6是一种钙钛矿型半导体，光照后受激发电子跃迁产生电子空穴对，电子空穴对的氧化还原能力极强，容易与有机物以及高分子化合物发生氧化还原反应。bi2wo6的禁带宽度为2.75ev，在bi原子的6s和o原子2p杂化轨道形成价带，在w原子5d轨道形成导带，能被可见光激发，在可见光下能够具有较高的光催化活性。

在实际应用中发现，纯bi2wo6催化剂的光生电子空穴复合率较高，电子空穴在尚未产生自由基时便已经复合，使其光催化活性降低。稀土元素具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，易产生多电子组态，有着特殊的光学性质，在光催化剂改性和构造新型光催化剂体系方面有着良好的应用。在bi2wo6中掺杂适量稀土元素，在有效降低半导体光生电子空穴复合的基础上，提高载流子的利用率，优化bi2wo6的光催化活性，有着不错的效果。

技术实现要素：

解决的技术问题：本发明的目的在于制备一种具有高可见光响应的光催化材料及其制备方法。

技术方案：一种光催化材料，其分子式为pr/bi2wo6，pr和bi的摩尔比为0.5-2.0:100。

进一步地，所述光催化材料的晶体结构是由交替出现的(bi2o2)²⁺层和八面体的(wo6)^6-堆积而成。

上述光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将钨酸钠加至去离子水中得到钨酸钠溶液，将硝酸镨和硝酸铋加至去离子水中得到混合溶液；

步骤2，在搅拌条件下，将钨酸钠溶液滴加到混合溶液中，得到乳白色悬浊液，并调节ph至2；

步骤3，将步骤2所得混合溶液置于高压反应釜中，进行反应；

步骤4，收集反应产生的淡黄色沉淀，用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤，干燥，即得到光催化材料。

进一步地，步骤2中采用硝酸调节ph。

进一步地，步骤3中反应温度为120-200℃、时间为12h。

进一步地，步骤4中干燥条件为60℃、6h。

有益效果：

1.本发明的光催化材料为多孔结构，掺杂pr后的bi2wo6吸收边发生红移，对可见光的利用率提高；

2.pr的掺杂量为1%时，pr/bi2wo6样品的禁带宽度为2.56ev，比未掺杂样品的禁带宽度变窄，降解率最高；

3.原料便宜，制备简单，在制备与使用时都非常环保。

附图说明

图1为实施例1中不同掺杂量pr的pr/bi2wo6的uv-visdrs图谱；

图2为实施例1中不同掺杂量pr的pr/bi2wo6光催化降解亚甲基蓝的影响。

具体实施方式

实施例1

步骤1，称取2.5mmol的钨酸钠溶解在15ml去离子水中，称取一定量的硝酸镨和硝酸铋溶解在50ml去离子水中形成混合溶液（镨和铋的摩尔百分比分别为0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，钨：镨+铋=1：2）；

步骤2，在持续搅拌下，将钨酸钠溶液缓慢滴加到混合溶液中，得到乳白色悬浊液，并用硝酸调节ph值至2；

步骤3，将步骤2所得混合溶液置于100ml高压反应釜中，反应釜填充量为70%左右，在120℃、160℃、180℃、200℃的温度下反应12h后冷却至室温；

步骤4，收集反应产生的淡黄色沉淀，经去离子水和乙醇洗涤数次，在60℃的烘箱中干燥6个小时，得到pr/bi2wo6。

如图1所示，本发明所得pr/bi2wo6吸收边发生红移；经计算可得，当pr的掺杂量为1%时，pr/bi2wo6的禁带宽度为2.56ev。

性能测试

配制10mg/l的亚甲基兰溶液作目标降解物，以500w汞灯作为光源。称取25mgpr/bi2wo6加入100ml亚甲基兰溶液中，先暗室搅拌0.5小时，使体系达到吸附-脱附平衡。

开启灯源，每隔25分钟取一次样，每次抽取5ml，并用离心机去除悬浮颗粒后，对溶液进行吸光度测试。

如图2所示，本发明所得pr/bi2wo6对可见光的降解率较高；当pr的掺杂量为1%时，pr/bi2wo6的降解率最高。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种光催化材料及其制备方法，该光催化材料的分子式为Pr/Bi2WO6，Pr和Bi的摩尔比为0.5‑2.0:100；其制备方法是先将钨酸钠加至去离子水中得到钨酸钠溶液，将硝酸镨和硝酸铋加至去离子水中得到混合溶液；在搅拌条件下，将钨酸钠溶液滴加到混合溶液中，得到乳白色悬浊液，并调节pH至2，然后置于高压反应釜中，进行反应；收集反应产生的淡黄色沉淀，用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤，干燥，即得到光催化材料。本发明的光催化材料为多孔结构，掺杂Pr后的Bi2WO6吸收边发生红移，对可见光的利用率提高。

技术研发人员：张雅恒;黄金城;翟任凯;李建鑫
受保护的技术使用者：盐城工学院
技术研发日：2017.05.19
技术公布日：2017.09.22