一种钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种钨酸铋-二氧化钛异质结复合 光催化材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 8丨2106是一种结构最为简单的Aurivillius型氧化物，其Bi 6s轨道和O 21)轨道杂化 形成价带，W5d轨道形成导带，其禁带宽度较窄（约为2. 7eV)，可以吸收部分可见光而被激 发，因此，Bi2WO6I催化材料的研宄和开发将为提高太阳光的利用率提供新的思路，在环境 净化和新能源开发领域具有潜在的应用价值，成为目前广泛研宄的光催化剂之一。然而作 为光催化剂，Bi 2WO6存在光生电子-空穴易复合，分离效率不高的问题，其可见光催化活性 有待于进一步提高。110 2作为传统的光催化材料，具有性能稳定，无毒，不会造成二次污染 等显著优点，但其仅对紫外光响应，不能被可见光激发。针对110 2和Bi 2W06存在的上述问 题，将两种材料复合形成异质结复合光催化材料，既拓展了 1102的光谱响应范围，又提高了 Bi2WOjP TiO2光生载流子分离效率，继而开发出宽谱响应的高效可见光催化新材料，对TiO2 和扮2106两种材料在光催化领域的实际应用具有重大意义。
[0003] 光催化材料的制备方法，文献报道多为液相法，如溶胶-凝胶法、超声法、微波法、 水热法、沉淀法、微乳液法等。其中，溶胶-凝胶法合成产品均匀性好，纯度高，颗粒细，但工 序复杂，耗时长；沉淀法操作简单，耗时短，成本低，易实现工业化，但易引入杂质，产品粒度 大且不易控制，而相比之下，水热法因合成产品纯度高、分散性好、产品尺寸和形貌可控制， 且操作简单，生产成本低而受到广泛关注。对于Bi 2WO6的合成常用的液相法有沉淀法和水 热法，对于TiO2主要有溶胶-凝胶法、沉淀法以及水热法等，而对于合成TiO 2或Bi #06与其 他半导体所形成的复合光催化材料，文献报道的方法主要有沉淀-沉积法、共沉淀法、水热 法等，这些方法多采用分步来完成，即先合成一种光催化材料，然后再将另一种光催化材料 载于其上形成异质结复合光催化材料，工序繁琐。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制备方法， 解决现有合成技术工序繁琐的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制 备方法，具体按照以下步骤实施：
[0006] 步骤1，将Bi (NO3) 3 ·5H20溶解于硝酸溶液中在40°C下搅拌至Bi (NO3) 3 ·5H20完全 溶解，然后加入（NH4) 1(IW12041 · 5H20水溶液，继续搅拌2?3h后得a液；
[0007] 步骤2,将C16H36O4Ti和CH 3CH2OH混合得b液；将CH3C00H、蒸馏水和CH3CH 2OH混合 得c液；将b液在搅拌条件下逐滴滴入c液中后搅拌20?40min，然后与步骤1得到的a液 混合搅拌〇. 5?2h得到混合液，然后将混合液转入水热反应釜，封釜，放入电热恒温鼓风干 燥箱中反应，反应结束后，离心分离沉淀，洗涤，真空干燥、研磨得钨酸铋-二氧化钛异质结 复合光催化材料。
[0008] 本发明的特点还在于，
[0009] 步骤1中硝酸溶液的浓度为0. 4mol/L，Bi (NO3) 3 · 5H20与硝酸溶液的质量体积比 是 0. 98 :20g/mL。
[0010] 步骤 1 中（NH4) 1QW12041 · 5H20 水溶液的浓度为 25g/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20 溶液与硝 酸溶液的体积比为1 :2。
[0011] 步骤2中b液中C16H36O4Ti和CH 3CH2OH的体积比为1 :4。
[0012] 步骤2中c液中CH3C00H、蒸馏水和CH3CH 2OH的体积比为1. 5 :1 :5。
[0013] 步骤2中b液中的C16H36O4Ti和c液中的蒸馏水体积比为4 :1。
[0014] 步骤2中混合液中钨元素是钛元素摩尔量的9. 0?10at%。
[0015] 步骤2中电热恒温鼓风干燥箱中温度为180?200°C，反应时间为10?15h。
[0016] 步骤2中真空干燥是在80?100°C干燥16?12h。
[0017] 本发明的有益效果是，本发明钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制备方 法，采用水热法一步合成钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料，制备工艺简单，可控性 好，且制备的复合光催化材料可见光催化活性相比钨酸铋和二氧化钛均显著提高。
【附图说明】
[0018] 图1是对比实施例1和对比实施例2分别得到的纯Bi2W06、TiO 2以及实施例3得 到的9at% Bi2WO6ZtiO2异质结复合光催化材料的XRD图谱；
[0019] 图2是对比实施例1所得纯Bi2WO6以及实施例3得到的9at% Bi 2W06/Ti02异质结 复合光催化材料FE-SEM和TEM照片；
[0020] 其中 A ?Bi2WO6H 描电镜照片，a 9at % Bi 2W06/Ti〇d3 描电镜照片，D. 9at % 812冊6/1102透射电镜照片；
[0021] 图3是对比实施例1和对比实施例2分别得到的纯Bi2W06、TiO 2以及实施例3得 到的9at% 812106/1102异质结复合光催化材料的固体UV-Vis吸收光谱；
[0022] 图4是对比实施例1和对比实施例2分别得到的纯Bi2W06、TiO 2以及实施例1? 5得到的扮2106/1102异质结复合光催化材料的可见光催化活性对比图；
[0023] 图5是以对比实施例1和对比实施例2分别得到的纯Bi2W06、TiO 2以及实施例3 得到的9at% Bi2WO6ZtiO2为催化剂时，对苯二酚降解过程中的浓度变化图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025] 本发明钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制备方法，具体按照以下步骤 实施：
[0026] 步骤1，将Bi (NO3) 3 · 5H20溶解于浓度为0· 4mol/L的硝酸溶液中（Bi (NO3) 3 · 5H20 与硝酸溶液的质量体积比是0.98:2(^/1^)在40°〇下搅拌至扮(勵3) 3*5!120完全溶解，然后 加入浓度为25g/L的（NH4) 1(IW12041 · 5H20水溶液，（NH4) 1(lW12〇? · 5H20水溶液与硝酸溶液的体 积比为1 :2,继续搅拌2?3h后得a液；
[0027] 步骤2,将C16H36O4Ti和CH 3CH2OH以体积比为1 :4混合得b液；将CH3C00H、蒸馏水 和CH3CH2OH以体积比为I. 5 :1 :5混合得c液；将b液在搅拌条件下逐滴滴入c液中后搅拌 20?40min(b液中的C16H36O4Ti和c液中的蒸馏水体积比为4 :1)，然后与步骤1得到的a 液混合搅拌0. 5?2h得到混合液，混合液中钨元素是钛元素摩尔量的9. 0?IOat %，然后 将混合液转入水热反应釜，封釜，放入温度为180?200 °C电热恒温鼓风干燥箱中反应10? 15h，反应结束后，离心分离沉淀，洗涤，80?KKTC真空干燥16?12h、研磨得钨酸铋-二氧 化钛异质结复合光催化材料。
[0028] 实施例1
[0029] 步骤1 :称取0. 98g Bi (NO3) 3 · 5H20固体，将其溶于配制好的20mL、0. 4mol/ L的HNO3溶液，在40 °C的温度下搅拌至Bi (NO 3)3 · 5H20溶解，接着加入10mL、25g/L的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持续搅拌此后得a液；
[0030] 步骤2 :将4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，搅拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸馏水和5mlCH3CH20H混合的C液中，滴完后继续搅拌20min，然后取a液体积 的1/9与之混合，继续搅拌30min，将混合液转入水热反应釜，封釜，放入电热恒温鼓风干燥 箱中180°C下反应15h，反应结束后，离心分离沉淀，洗涤，真空干燥（80°C干燥16h)、研磨得 粉末状钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料，记作lat% Bi2W06/Ti02。
[0031] 实施例2
[0032] 步骤1 :称取0. 98g Bi (NO3)3 · 5H20固体，将其溶于配制好的20mL、0. 4mol/L的 HNO3溶液，在40°C的温度下搅拌至固体Bi (NO 3)3 · 5H20溶解，接着加入IOm L、25g/L的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持续搅拌2. 5h后得a液；
[0033] 步骤2 :将4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，搅拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸馏水和5ml CH3CH2OH混合的C液中，滴完后继续搅拌40min，然后取a液体 积的5/9与之混合，继续搅拌lh，将混合液转入水热反应釜，封釜，放入电热恒温鼓风干燥 箱中200°C下反应10h，反应结束后，离心分离沉淀，洗涤，真空干燥（100°C干燥12h)、研磨 得粉末状钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料，记作5at% Bi2W06/Ti02。
[0034] 实施例3
[0035] 步骤1 :称取0. 98g Bi (NO3)3 · 5H20固体，将其溶于配制好的20mL、0. 4mol/L的 圆03溶液，在40°〇的温度下搅拌至固体扮(勵3)3*5!1 20溶解，接着加入101^、258/1的 (NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液，持续搅拌此后得a液；
[0036] 步骤2 :将4mL C16H36O4Ti和16mL CH3CH2OH混合得b液，搅拌下逐滴滴入由I. 5mL CH3C00H、Iml蒸馏水和5mL CH3CH2OH混合的C液中，滴完后继续搅拌30min，然后取a液与之 混合，继续搅拌I. 5h，将混合液转入水热反应釜，封釜，放入电热恒温鼓风干燥箱中190°C 下反应12h，反应结束后，离心分离沉淀，洗涤，真空干燥（100°C干燥12h)、研磨得粉末状钨 酸祕-二氧化钛异质结复合光催化材料，记作9at% Bi2W06/Ti02。
[0037] 实施例4
[0038] 步骤 1 :称取 I. 106g Bi(NO3)3 · 5H20 固体，将其溶于配制好的 22. 6mL、0. 4