本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种钨酸铋光催化材料及其制备方法。
背景技术：
环境污染是当前人类面临的重大挑战，利用光催化技术治理环境问题是目前最活跃的研究领域之一，寻找高效率的光催化剂是该领域的首要任务。早期的研究主要集中在tio2光催化剂上，它具有催化活性高、稳定性好、价格便宜、无毒等优良性能，因而备受青睐。但是tio2禁带宽度为3.2ev，只有在波长小于387nm的紫外线下才能激发其催化活性。在到达地面的太阳能中，这一波段的能量尚不足5%，而可见光部分的比例却占太阳能的45%左右。因此，设计高效响应的可见光催化剂成为重要的研究课题之一。
钨酸铋（bi2wo6）光催化剂以其独特的电子结构、优良的可见光吸收能力和较高的有机物降解能力，被认为是一种潜在的优良可见光催化材料。但是钨酸铋光催化剂在使用过程中容易发生团聚，使光催化活性降低。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种钨酸铋光催化材料及其制备方法，可有效解决钨酸铋光催化剂在使用过程中容易发生团聚，使光催化活性降低的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.01-0.03mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为6-10:10-15:40-50；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为3-6:1-2:2-4:1-2；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合物与步骤（3）所得物的体积比为1-3:10-15；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为5-8:2-3:2-3；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于70-80℃水浴中加热10-12h，然后于120-130℃干燥，再以3-5℃的升温速率升温至400-600℃保持4-6h，最后研磨，制得。
进一步地，步骤（1）中柠檬酸溶液浓度为0.02mol/l。
进一步地，步骤（3）中柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为8:12:45。
进一步地，步骤（4）中透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为5:1.5:2:1。
进一步地，步骤（4）中透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合物与步骤（3）所得物的体积比为2:13。
进一步地，步骤（5）中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为6:2:3。
进一步地，步骤（6）中水浴加热温度为80℃，加热10h，干燥温度为120℃，升温速率为3℃，升温至500℃，保持6h。
本发明提供的钨酸铋光催化材料及其制备方法，具有以下有益效果：
（1）柠檬酸既可以作为络合剂控制钨酸铋微球的成核过程和生长速率，还可以选择性的吸附在钨酸铋纳米片晶体的表面，从而起到改变纳米片的生长方向和自组装过程。
（2）鸡蛋清经过干燥后可形成独特规则有序的多孔结构，可作为模板，使钨酸铋附着其上，阻止钨酸铋光催化材料发生团聚现象；此外，鸡蛋清、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷结合，其更易发泡，更有利于鸡蛋清干燥后形成规则有序的多孔结构，有利于提高钨酸铋光催化材料的光催化效果。
（3）硅藻土使由硅藻及其它微生物的硅脂遗骸组成的生物硅质岩，具有独特的微孔结构，比表面积大，堆密度小，孔体积大、稳定、无毒及吸附性强等特点，它可以将钨酸铋颗粒均匀地分散在其表面从而避免了钨酸铋发生团聚现象，此外，硅藻土还具有吸附功能，进而可以提高钨酸铋材料的催化活性。
（4）海泡石，无毒、无味，比表面积大，还具有独特的孔道结构，海泡石与硅藻土结合，再加上鸡蛋清、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合液，更进一步地将钨酸铋颗粒均匀地分散在其表面从而避免了钨酸铋发生团聚现象，提高其光催化效果；此外，海泡石吸水后变得柔软起来，但干燥后会变硬，此特征更有利于分散钨酸铋，干燥后也有利于研磨，使其得到更均匀的钨酸铋光催化剂。
具体实施方式
实施例1
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.01mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为6:10:40；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为3:1:2:1；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合物与步骤（3）所得物的体积比为1:10；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为5:2:2；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于70℃水浴中加热10h，然后于120℃干燥，再以3℃的升温速率升温至400℃保持4h，最后研磨得钨酸铋光催化材料。
实施例2
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.03mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为10:15:50；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为6:2:4:2；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合物与步骤（3）所得物的体积比为3:15；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为8:3:3；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于80℃水浴中加热12h，然后于130℃干燥，再以5℃的升温速率升温至600℃保持6h，最后研磨得钨酸铋光催化材料。
实施例3
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.02mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为8:12:45；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为5:1.5:2:1；透明蛋清液、蜂蜜和牛奶的混合物与步骤（3）所得物的体积比为2:13；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为6:2:3；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于80℃水浴中加热10h，然后于120℃干燥，再以3℃的升温速率升温至500℃保持6h，最后研磨得钨酸铋光催化材料。
实施例4
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.02mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为7:11:42；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为4:1:2:1；透明蛋清液、蜂蜜和牛奶的混合物与步骤（3）所得物的体积比为1.5:12；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为6:2.5:2.5；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于75℃水浴中加热10h，然后于125℃干燥，再以4℃的升温速率升温至450℃保持5h，最后研磨得钨酸铋光催化材料。
实施例5
一种钨酸铋光催化材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将柠檬酸加入蒸馏水中，搅拌使其完全溶解，制得浓度为0.02mol/l的柠檬酸溶液；
（2）向步骤（1）所得溶液中加入硝酸铋，搅拌，使其完全溶液，得混合液；
（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入钨酸钠，搅拌使其完全溶解；其中，柠檬酸、硝酸铋和钨酸钠的摩尔比为9:13:48；
（4）取透明蛋清液，加入月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，于120r/min震荡10-15min，然后加入步骤（3）所得物中，搅拌混匀；其中，透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的重量比为5:1.8:3.5:1.5；透明蛋清液、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷的混合物与步骤（3）所得物的体积比为2.5:13；
（5）向步骤（3）所得物中加入硅藻土和海泡石，搅拌混匀；其中硅藻土、海泡石和硝酸铋的重量比为7:2.5:2.5；
（6）将步骤（4）和步骤（5）按等重量混合，加入碳酸氢钠，置于80℃水浴中加热12h，然后于125℃干燥，再以4℃的升温速率升温至550℃保持6h，最后研磨得钨酸铋光催化材料。
对比例1
对比例1与实施例3不同之处为不添加月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，其余与实施例3相同。
对比例2
对比例2与实施例3不同之处为不添加鸡蛋清、月桂基葡糖苷、吐温80和皂苷，其余与实施例3相同。
对比例3
对比例3与实施例3不同之处为不添加海泡石，其余与实施例3相同。
对比例4
对比例4与实施例3不同之处为不添加海泡石和硅藻土，其余与实施例3相同。
实验例模拟可见光降解实验
方法：
（1）分别配制浓度为5mg/l、10mg/l和20mg/l的罗丹明b溶液；
（2）分别向光催化仪器专用玻璃管中加入30mg实施例1、2、3、4、5和对比例1、2、3、4样品，接着再分别加入30ml不同浓度的罗丹明b溶液，搅拌并超声分散均匀；
（3）将上述反应液转入到光催化仪器中，然后使用300w的中压氙灯，用滤波片去除紫外光，以此来模拟可见光催化条件；
（4）暗反应30min后将氙灯通电，进行光催化降解，每隔1h取一次样，将样品在暗环境中搅拌1h，然后离心，取其上清液。
由结果可知，在不同时段，实施例1、2、3、4、5对罗丹明-b的光催化降解效果均优于对比例1、2、3、4，尤其是实施例3效果最佳，30mg的样品可以将浓度为20mg/l的罗丹明b溶液全部降解。