一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，屬于光催化材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化作為一種新興節(jié)能的綠色環(huán)保技術(shù)，能夠直接利用太陽(yáng)光降解水中或空氣中的污染物，也能通過(guò)光分解水制氫和氧，在解決環(huán)境污染和能源短缺上顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]鎢酸鉍是一種具有層狀結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體氧化物，由于其禁帶寬度為2.7ev左右，在可見(jiàn)光區(qū)域^ 420 nm)有吸收，且具有良好的光學(xué)和熱穩(wěn)定性。因此鎢酸鉍光催化材料的研宄與開(kāi)發(fā)在環(huán)境凈化領(lǐng)域有潛在的實(shí)用價(jià)值。盡管鎢酸鉍很容易行成片狀結(jié)構(gòu)，但普通水熱法制備的片狀鎢酸鉍表面光滑、極易團(tuán)聚、單片分散性不佳，導(dǎo)致污染物與催化劑的接觸大大受到限制，降低了其光催化活性。微波水熱法與傳統(tǒng)方法相比具有反應(yīng)速度快、合成時(shí)間短、條件溫和、產(chǎn)物純度高、粒徑分布窄等明顯優(yōu)勢(shì)。此外，微波能清潔無(wú)污染適合推廣到工業(yè)化生產(chǎn)，在材料合成中顯示了良好的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法。該方法反應(yīng)時(shí)間短，效率高，節(jié)能環(huán)保，成本低廉，適合大批量生產(chǎn)，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0005]一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成濃度均為0.05-0.lmol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=l~2:1的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌0.5h以上得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至8.5-9.5，在室溫下磁力攪拌0.5~lh得到前驅(qū)液；
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液在微波功率為300~600W、溫度為160~180°C下保溫2~4h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑。
[0006]所述步驟(2)中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH。
[0007]所述步驟(3)中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為3次以上，在60~80°C下干燥12~20ho
[0008]上述五水硝酸鉍、二水鎢酸鈉、乙二胺為分析純?cè)噭?br>[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、合成溫度較低、反應(yīng)時(shí)間短，重復(fù)性好，是一種工藝簡(jiǎn)單、效率高、成本低廉的清潔型制備方法。
[0010]2、通過(guò)加入有機(jī)溶劑乙二胺使片狀鎢酸鉍光催化劑形成了疏松的形貌結(jié)構(gòu)，有效的促進(jìn)了體相中光生電子和空穴的分離。
[0011]3、本發(fā)明制備出的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑，具有優(yōu)異的光催化性能，在可見(jiàn)光條件下能夠快速降解有機(jī)污染物，且具有良好的光和熱穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施I制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑的X射線衍射(XRD)圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施I制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑的掃描電鏡(SEM)圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施I制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑和對(duì)比試驗(yàn)制備得到的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑對(duì)污染物的光催化降解曲線；
圖4是本發(fā)明實(shí)施3制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑的掃描電鏡(SEM)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]下述實(shí)施例中，采用德國(guó)Bruker D8型X射線衍射儀(XRD) (Cu Ka射線，-1=1.5406 K,電壓40 kV，電流40 mA),測(cè)試鎢酸鉍的晶體結(jié)構(gòu)。
[0015]采用JSM-6701F型掃描電鏡(SEM)，電子束加速電壓為15kV，觀察鎢酸鉍的形貌。
[0016]實(shí)施例1
該微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成濃度均為0.lmol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=2:1的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌0.5h得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至9，在室溫下磁力攪拌Ih得到前驅(qū)液；其中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH ;
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液裝入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放置于微波反應(yīng)設(shè)備中，在微波功率為300W、溫度為160°C下保溫2h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑，其中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為3次，在60°C下干燥12h。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例1所得鎢酸鉍光催化劑的物相組成如圖1所示，衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(JCPDS N0.73-1126)完全對(duì)應(yīng)，具有純鎢鉍礦結(jié)構(gòu)，未見(jiàn)其他雜質(zhì)的衍射峰出現(xiàn)，說(shuō)明制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑樣品純度很高。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例1所得鎢酸鉍光催化劑的掃描電鏡圖如圖2所示，粉體形貌為疏松的薄片狀結(jié)構(gòu)，片薄片分散均勻，片上有少量孔洞。
[0019]對(duì)實(shí)施例1制備的鎢酸鉍光催化劑進(jìn)行可見(jiàn)光催化性能測(cè)試，目標(biāo)污染物為亞甲基藍(lán)(MB)，甲基橙(MO),羅丹明紅(RhB)；
光催化的具體操作過(guò)程如下:
將0.1g實(shí)施例1制備得到的疏松片狀多孔鎢酸鉍光催化劑超聲分散在50mL污染物中(10mg/L)中，避光下攪拌30min使催化劑表面達(dá)到吸附-脫附平衡。然后打開(kāi)光源進(jìn)行光照催化反應(yīng)，每隔20min取3mL反應(yīng)液；經(jīng)8000r/min離心2min，取上清液用分光光度計(jì)檢測(cè)。光催化實(shí)驗(yàn)在光化學(xué)反應(yīng)器中進(jìn)行，采用300W氙燈為光源，配備了濾光片多420nm)保證入射光為可見(jiàn)光。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例1所得鎢酸鉍鉍光催化劑對(duì)污染物的光催化降解曲線如圖3所示，在120min內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)(曲線a)，羅丹明紅(曲線b)，甲基橙(曲線c)的降解率分別達(dá)到了 96%，90%，93%。
[0021]對(duì)比試驗(yàn):
本發(fā)明的對(duì)比試驗(yàn)為采用普通水熱法制備的鎢酸鉍光催化劑，具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成濃度均為0.lmol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=2:l的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌0.5h得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至9，在室溫下磁力攪拌Ih得到前驅(qū)液；其中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH ;
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液裝入水熱反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放置于烘箱中，溫度為160°C下保溫2h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥，其中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為3次，在60°C下干燥12h。
[0022]使用普通水熱法制備的鎢酸鉍光催化劑在相同條件下對(duì)羅丹明紅的降解曲線如圖3所示，在120min內(nèi)對(duì)羅丹明紅(曲線d)降解率僅為60%，遠(yuǎn)低于同條件下微波輔助制備的鎢酸鉍光催化劑。
[0023]實(shí)施例2
該微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成濃度均為0.08mol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=1.5:l的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌0.5h得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至8.5，在室溫下磁力攪拌0.5h得到前驅(qū)液；其中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH ;
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液裝入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放置于微波反應(yīng)設(shè)備中，在微波功率為600W、溫度為170°C下保溫2h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑，其中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為4次，在80°C下干燥20h。
[0024]實(shí)施例3
該微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中，五水硝酸鉍配制成濃度為0.lmol/L溶液，二水鎢酸鈉配置成濃度為0.08mol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=l:1的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌Ih得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至9.5，在室溫下磁力攪拌Ih得到前驅(qū)液；其中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH ;
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液裝入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放置于微波反應(yīng)設(shè)備中，在微波功率為600W、溫度為180°C下保溫3h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑，其中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為5次，在70°C下干燥18h。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例3所得鎢酸鉍光催化劑的掃描電鏡圖如圖4所示，粉體形貌為疏松的薄片狀結(jié)構(gòu)，片薄片分散均勻，片上有少量孔洞。
[0026]實(shí)施例4
該微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其具體步驟包括如下:
(1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中，五水硝酸鉍配制成濃度為0.05mol/L溶液，二水鎢酸鈉配置成濃度為0.08mol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:W=L 8:1的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌Ih得到均勻的混合溶液；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至9，在室溫下磁力攪拌0.5h得到前驅(qū)液；其中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH ;
(3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液裝入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜放置于微波反應(yīng)設(shè)備中，在微波功率為300W、溫度為180°C下保溫2.5h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑，其中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為4次，在70°C下干燥20h。
[0027]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其特征在于具體步驟包括如下: (1)將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成濃度均為0.05-0.lmol/L溶液，隨后將兩種溶液按照Bi:ff=l~2:1的摩爾比混合經(jīng)磁力攪拌得到均勻的混合溶液； (2)將步驟(I)得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至8.5-9.5，在室溫下磁力攪拌0.5~lh得到前驅(qū)液； (3)將步驟(2)得到的前驅(qū)液在微波功率為300~600W、溫度為160~180°C下保溫2~4h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其特征在于:所述步驟(2)中采用乙二胺對(duì)混合溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)pH。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，其特征在于:所述步驟(3)中用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌次數(shù)為3次以上，在60~80°C下干燥12~20h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微波輔助制備疏松片狀鎢酸鉍的方法，屬于光催化材料制備技術(shù)領(lǐng)域。將五水硝酸鉍和二水鎢酸鈉分別溶于去離子水中配制成溶液，隨后將兩種溶液混合經(jīng)磁力攪拌得到均勻的混合溶液；將得到的混合溶液調(diào)節(jié)pH至8.5~9.5，在室溫下磁力攪拌0.5~1h得到前驅(qū)液；將得到的前驅(qū)液在微波功率為300~600W、溫度為160~180℃下保溫2~4h，然后進(jìn)行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌至中性后干燥得到鎢酸鉍光催化劑。該方法反應(yīng)時(shí)間短，效率高，節(jié)能環(huán)保，成本低廉，適合大批量生產(chǎn)。
【IPC分類(lèi)】B01J23/31, B01J35/00, B01J20/28, B01J20/06, C01G41/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104961158
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510334625
【發(fā)明人】郭勝惠, 包建興, 楊黎, 彭金輝, 江彩義
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日