一种铜/钨酸铋复合光催化材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业催化技术领域，具体涉及一种铜/钨酸铋复合光催化材料，本发 明还涉及该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， Bi2WO6可见光响应范围较窄，且光生电子-空穴易复合，寿命较短，可见光利用率和光催化 活性不高。针对Bi 2WO6I催化材料存在的缺陷，对其进行改性，继而开发出可见光催化活性 尚且性能稳定的新材料是实际应用的关键。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种铜/钨酸铋复合光催化材料，其比表面积大，可见光响 应范围宽，解决钨酸铋可见光催化活性不高的问题。
[0004] 本发明的另一个目的是提供一种铜/钨酸铋复合光催化材料的制备方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种铜/钨酸铋复合光催化材料，将纳米铜沉积在 钨酸铋光催化剂上，其中纳米铜是钨酸铋光催化剂摩尔量的4?8%。
[0006] 本发明所采用的另一个技术方案是，一种铜/钨酸铋复合光催化材料的制备方 法，具体按照以下步骤实施：
[0007] 步骤1，制备钨酸铋
[0008] 将Bi (NO3) 3 · 5H20溶解于HNO3溶液后滴加 （NH 4) 1QW12041 · 5H20水溶液，继续搅拌 2h，然后将其转入内衬TefIon (特氟龙）的不锈钢反应釜内，密封后放入电热恒温鼓风干燥 箱中于140-200°C下反应2-12h，反应完毕后，自然冷却至室温，离心分离，洗涤，60-100°C 真空干燥l_3h得到Bi2WO6粉体；
[0009] 步骤2，制备铜/钨酸铋复合光催化材料
[0010] 将步骤1得到的钨酸铋粉体分散于去离子水中，然后滴加 CuSO4水溶液，磁力搅拌 30min后，将抗坏血酸水溶液逐滴加入到混合液中，继续搅拌20?40min ;将所得到的悬浊 液移至内衬Teflon的不锈钢反应釜内，封釜，180-200°C下反应7-12h后，自然冷却至室温， 离心过滤，洗涤，60-KKTC真空干燥6-12h，得到铜/钨酸铋复合光催化材料。
[0011] 本发明的特点还在于，
[0012] 步骤1中HNO3溶液的浓度为0· 6mol/L，Bi (NO 3) 3 · 5H20与HNO3溶液的物质的量体 积比为 I :l〇mol/L。
[0013] 步骤 1 中（NH4) i具2041 · 5H20 水溶液浓度为 0· 02mol/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20 水溶液 与硝酸溶液的体积比为I :2。
[0014] 步骤1中优选将反应釜密封后放入电热恒温鼓风干燥箱中在190°C下反应4h。
[0015] 步骤1中优选在80°C真空干燥2h得到Bi2W06。
[0016] 步骤2中Bi2WO6与去离子水的物质的量体积比为I :20mol/L。
[0017] 步骤2中CuSO4水溶液浓度为5. Ommol/L。
[0018] 步骤2中抗坏血酸水溶液浓度为0. 01mol/L，抗坏血酸与CuSO4物质的量比为5 : 1〇
[0019] 步骤2中优选将不锈钢反应釜密封后放入电热恒温鼓风干燥箱中在190°C下反应 IOh0
[0020] 步骤2中优选在80°C真空干燥8h得到CU/Bi2TO 6。
[0021] 本发明的有益效果是，本发明铜/钨酸铋复合光催化材料，无团聚，比表面积大， 可见光响应范围宽，催化活性相比钨酸铋显著提高，重复使用性能良好，且制备工艺简单， 条件温和，可控性好，操作方便。
【附图说明】
[0022] 图1为氧化亚铜/钨酸铋、铜/钨酸铋以及钨酸铋的X射线粉末衍射图；
[0023] 图2为氧化亚铜/钨酸铋、铜/钨酸铋以及钨酸铋的扫描电镜图；
[0024] 其中，a. Bi2WO6, b. 5. Oat % Cu/Bi2W06, c. Cu20/Bi2W06;
[0025] 图3为氧化亚铜/钨酸铋、铜/钨酸铋和钨酸铋的TEM图；
[0026] 其中，a. Bi2WOf^ TEM照片和选区电子衍射（SEAD) ;b. Bi #06的HR-TEM照片； c. 5. Oat% Cu/Bi2W06的 TEM 照片、HR-TEM 图和选区电子衍射（SEAD) ;d. Cu 20/Bi2W06的 TEM 照片、HR-TEM图和选区电子衍射（SEAD);
[0027] 图4为氧化亚铜/鹤酸祕、铜/鹤酸祕以及鹤酸祕的固体紫外-可见吸收光谱图；
[0028] 图5为氧化亚铜/钨酸铋、铜/钨酸铋以及钨酸铋的可见光催化活性对比图；
[0029] 其中，A.降解过程中双酚A的浓度变化，B.双酚A的降解速率常数；
[0030] 图6为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6所得铜/钨酸 铋以及对比实施例1所得钨酸铋的可见光催化活性对比图；
[0031] 图7为实施例1所得铜/钨酸铋重复使用5次的可见光催化活性对比图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0033] 本发明铜/钨酸铋复合光催化材料，将纳米铜沉积在钨酸铋光催化剂上，其中纳 米铜是鹤酸祕光催化剂摩尔量的4?8%。
[0034] 上述铜/钨酸铋复合光催化材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0035] 步骤1，制备钨酸铋
[0036] 将 Bi (NO3) 3 · 5H20 溶解于 HNO3溶液（ΗΝ0 3溶液的浓度为 0· 6mol/L，Bi (NO 3) 3 · 5H20 与HNO3溶液的物质的量体积比为I :10mol/L)后滴加 （NH 4) 1QW12041 · 5H20水溶液 ((NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液浓度为0· 02mol/L，（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶液与硝酸溶液的体积 比为1 :2)，继续搅拌2h，然后将其转入内衬Teflon (特氟龙）的不锈钢反应釜内，密封后 放入电热恒温鼓风干燥箱中于140-200°C下反应2-12h (优选190°C下反应4h)，反应完毕 后，自然冷却至室温，离心分离，洗涤，60-100°C真空干燥l-3h (优选80°C真空干燥2h)得到 Bi2WO6 粉体；
[0037] 步骤2，制备铜/钨酸铋复合光催化材料
[0038] 将步骤1得到的钨酸铋粉体分散于去离子水（Bi2WO6与去离子水的物质量体积 比为I :20mol/L)中，然后滴加浓度为5. Ommol/L的CuSO4水溶液，磁力搅拌30min后，将 浓度为〇. 〇lmol/L抗坏血酸水溶液逐滴加入到混合液中，抗坏血酸与CuSO4物质的量比为 5 :1，继续搅拌20?40min ;将所得到的悬浊液移至内衬Teflon的不锈钢反应釜内，封釜， 180-200°C下反应7-12h后（优选190°C下反应IOh)，自然冷却至室温，离心过滤，洗涤， 60-100°C真空干燥6-12h (优选在80°C真空干燥8h)，得到铜/钨酸铋复合光催化材料。
[0039] 本发明铜/钨酸铋复合光催化材料，无团聚，比表面积大，可见光响应范围宽，催 化活性相比钨酸铋显著提高，重复使用性能良好，且制备工艺简单，条件温和，可控性好，操 作方便。
[0040] 实施例1
[0041] (1)制备钨酸铋
[0042] 将2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL浓度为0· 6mol/L的HNO3溶液中，室温下搅拌 至固体Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL浓度为0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，继续搅拌2h，后将此混合溶液转入内衬Tef Ion的不锈钢反应釜内，密封后放入电热恒 温鼓风干燥箱中于190°C下反应4h，反应完毕后，自然冷却至室温，离心分离，洗涤，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0043] (2)制备铜/钨酸铋复合光催化材料
[0044] 将Immol鹤酸祕粉体分散于去20mL去离子水中，然后滴加 IOmL浓度为5. Ommol/ L的CuSO4水溶液，磁力搅拌30min后，将25mL浓度为0,01mol/L的抗坏血酸水溶液逐滴加 入到混合液中，继续搅拌30min。将所得到的悬浊液移至内衬Tef Ion的不锈钢反应釜内，封 釜，190°C下反应10h。反应完毕后，自然冷却至室温，离心过滤，洗涤，80°C真空干燥8h，得 到粉末状铜/钨酸铋复合光催化材料，记做5. Oat% Cu/Bi2W06。
[0045] 实施例2
[0046] (1)制备钨酸铋
[0047] 将2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL浓度为0. 6mol/L的HNO3溶液中，室温下搅拌 至固体Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL浓度为0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，继续搅拌2h，后将此混合溶液转入内衬Tef Ion的不锈钢反应釜内，密封后放入电热恒 温鼓风干燥箱中于190°C下反应4h，反应完毕后，自然冷却至室温，离心分离，洗涤，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0048] (2)制备铜/钨酸铋复合光催化材料
[0049] 将Immol鹤酸祕粉体分散于去20mL去离子水中，然后滴加2mL浓度为5. 0mmol/L 的CuSO4水溶液，磁力搅拌30min后，将5mL浓度为0. 01m〇l/L的抗坏血酸水溶液逐滴加入 到混合液中，继续搅拌20min。将所得到的悬浊液移至内衬Tef Ion的不锈钢反应釜内，封 釜，190°C下反应10h。反应完毕后，自然冷却至室温，离心过滤，洗涤，80°C真空干燥8h，得 到粉末状铜/钨酸铋复合光催化材料，记做I. 〇at% Cu/Bi2W06。
[0050] 实施例3
[0051] (1)制备钨酸铋
[0052] 将2mmol Bi (NO3) 3 · 5H20溶于20mL浓度为(λ 6mol/L的HNO3溶液中，室温下搅拌 至固体Bi (NO3) 3 · 5H20溶解，然后滴加 IOmL浓度为0. 02mol/L的（NH4) 1QW12041 · 5H20水溶 液，继续搅拌2h，后将此混合溶液转入内衬Tef Ion的不锈钢反应釜内，密封后放入电热恒 温鼓风干燥箱中于190°C下反应4h，反应完毕后，自然冷却至室温，离心分离，洗涤，80°C真 空干燥2h得到Bi 2WO6;
[0053] (2)制备铜/钨酸铋复合光催化材料
[0054] 将Immol鹤酸祕粉体分散于去20mL去离子水中，然后滴加4mL浓度为5. Ommol/L 的CuSO4水溶液，磁力搅拌30min后，将IOmL浓度为0,01