本發(fā)明屬于光催化劑制備，具體涉及一種納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、甲醛是一種常見的vocs，常用于膠合劑、漆料、家具、建筑材料、家電等產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中。它易揮發(fā)到室內(nèi)空氣中。長(zhǎng)期暴露于高濃度的甲醛環(huán)境可能對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，如呼吸道問(wèn)題、眼部刺激以及潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)等。所以開發(fā)一種操作簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染的氣態(tài)甲醛降解技術(shù)前景廣闊，具有一定的應(yīng)用市場(chǎng)。

2、而在氣態(tài)甲醛的凈化方法中，有物理或化學(xué)吸附法，熱催化氧化法，等離子體技術(shù)及光催化技術(shù)，其中物理和化學(xué)吸附法，在室內(nèi)家具材料緩慢釋放甲醛的條件下，難以解析，一段時(shí)間后就會(huì)達(dá)到吸附平衡，因此不適用于室內(nèi)環(huán)境下甲醛的降解。熱催化氧化法和等離子體技術(shù)由于使用條件同樣不適用于室內(nèi)環(huán)境下。而光催化氧化法在室溫條件可反應(yīng)，氧化產(chǎn)物為二氧化碳和水，無(wú)毒無(wú)害，并且可以在低濃度的水平下降解污染物，非常適合室內(nèi)降解甲醛。

3、自從1972年akira?fujishima和honda首次發(fā)現(xiàn)了tio2的光催化效應(yīng)開始，tio2的多項(xiàng)光催化成為研究的熱門課題，作為最具代表性的半導(dǎo)體光催化材料之一，其具無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格低廉，較高的光催化和光電性能等優(yōu)點(diǎn)。

4、然而，tio2的帶隙較寬(3.2ev)，且僅在紫外光下有響應(yīng)，限制了其對(duì)太陽(yáng)光的充分利用。因此，近些年對(duì)可見光條件下的光催化劑的研究逐漸受到關(guān)注，鉍系半導(dǎo)體材料因其特殊的電子構(gòu)型、適當(dāng)?shù)慕麕挾群涂煽氐谋砻娼Y(jié)構(gòu)成為一種新型可見光響應(yīng)型半導(dǎo)體的熱門材料。bi2wo6的導(dǎo)帶(cb)由w?5d軌道構(gòu)成，價(jià)帶(vb)由o?2p和bi?6p軌道雜化組成，軌道間的雜化導(dǎo)致產(chǎn)生了大量分散的價(jià)帶，促進(jìn)了價(jià)帶中光生空穴的遷移，最終增強(qiáng)了bi2wo6的光催化性能。帶隙寬度約為2.7ev，是一類具有窄禁帶寬度的光催化劑，因此在可見光區(qū)域性能良好。除了光催化性能外，bi2wo6還具有其他理想的化學(xué)物理性質(zhì)，包括無(wú)毒、良好的光電穩(wěn)定性和鐵電壓電性等。同時(shí)bi2wo6表面負(fù)載著大量的氫離子，能夠增加光生電子、空穴以及自由基的傳遞效率，從而有效增加污染物的吸附以及降解效率。

5、bi2wo6已經(jīng)被公認(rèn)為是禁帶寬度窄、具有可見光響應(yīng)的新型光催化劑，可以吸收可見光的能量降解有機(jī)污染物。盡管如此，bi2wo6材料本身依然還有許多不足之處:(1)雖然可以吸收可見光，但由于帶隙的限制，對(duì)波長(zhǎng)大于450nm的可見光吸收效率極差；(2)難以降低光生電子與空穴的復(fù)合率；(3)表面暴露的反應(yīng)位點(diǎn)不足，限制了反應(yīng)物的吸附與活化。因此，國(guó)內(nèi)外的科研人員一直不斷地研究與探索改性bi2wo6光催化劑的方法，希望提高bi2wo6材料的光催化活性，并且也取得了很大的進(jìn)展。從微觀上來(lái)說(shuō)，改性bi2wo6光催化劑的主要途徑和原理是:(1)通過(guò)能帶調(diào)控措施拓寬材料的光譜響應(yīng)范圍；(2)通過(guò)復(fù)合其他半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)材料的電子與空穴遷移和分離；(3)通過(guò)增加高活性暴露面，增強(qiáng)材料的吸附和催化性能，促進(jìn)光致載流子的分離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有鎢酸鉍光催化劑吸收可見光性能較差，光生電子空穴復(fù)合率較高等問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料的制備方法與應(yīng)用；本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作。制得的光催化劑有獨(dú)特的納米花狀形貌，比表面積大吸附性好，與氧化銅形成異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)了光生電荷的分離，有著良好的光催化活性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將可溶性鎢酸鹽溶解在水中，得溶液a；將可溶性鉍鹽溶解在水與乙酸的混合溶劑中，得溶液b；在攪拌狀態(tài)下，將溶液a滴入溶液b，攪拌混合，得到前驅(qū)體溶液；

5、(2)將前驅(qū)體溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，結(jié)束后離心分離出固體，洗滌，干燥，研磨后得到納米花狀鎢酸鉍；

6、(3)將納米花狀鎢酸鉍加入乙醇及水的混合溶劑中，攪拌狀態(tài)下加入可溶性銅鹽，攪拌，超聲；在攪拌狀態(tài)下，調(diào)節(jié)溶液ph，靜置后進(jìn)行水熱反應(yīng)，結(jié)束后離心分離出固體，洗滌，干燥，研磨后得到鎢酸鉍氧化銅復(fù)合粉末；

7、(4)將鎢酸鉍氧化銅復(fù)合粉末升溫至350～450℃℃煅燒3h～5h，冷卻到室溫得到納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料。

8、進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述可溶性鎢酸鹽為na2wo4·2h2o；所述可溶性鉍鹽為bi(no3)3·5h2o；

9、進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述水與乙酸的混合溶劑中水與乙酸的體積比為4：1～3：1；

10、進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述溶液a中可溶性鎢酸鹽的濃度為0.02mol/l～0.03mol/l；所述溶液b中可溶性鉍鹽的濃度為0.04mol/l～0.06mol/l。

11、進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述溶液a中w元素和溶液b中bi元素的摩爾比為1：6～1：5。

12、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃～200℃，時(shí)間為2-4h；

13、進(jìn)一步的，步驟(2)中，所述洗滌為用無(wú)水乙醇及去離子水洗滌。

14、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述乙醇及水的混合溶劑中乙醇及水的體積比為1:1～1.5；

15、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述納米花狀鎢酸鉍在乙醇及水的混合溶劑中的濃度為2g/l～2.5g/l；

16、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述可溶性銅鹽為cu(co2ch3)2·h2o；

17、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述攪拌的時(shí)間為30min～45min；

18、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述超聲的時(shí)間為15min～30min；

19、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述調(diào)節(jié)溶液ph加入na2co3粉末；

20、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述靜置的時(shí)間為2h～3h；

21、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述洗滌用無(wú)水乙醇及去離子水洗滌；

22、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述水熱反應(yīng)的溫度為80℃～100℃，時(shí)間為10～12h。

23、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述可溶性銅鹽的添加量以cuo計(jì)與納米花狀鎢酸鉍的質(zhì)量比為5％～30％；

24、優(yōu)選的，步驟(3)中，所述可溶性銅鹽的添加量以cuo計(jì)與納米花狀鎢酸鉍的質(zhì)量比為10％～15％；

25、進(jìn)一步的，步驟(3)中，所述調(diào)節(jié)溶液ph至10～11。

26、進(jìn)一步的，步驟(4)中，所述升溫的速率為2～5℃/min。

27、本發(fā)明提供一種納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料，由上述制備方法制備得到。

28、本發(fā)明提供一種上述納米花狀鎢酸鉍氧化銅復(fù)合光催化材料在光催化降解氣體甲醛中的應(yīng)用。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

30、1、本發(fā)明制得的鎢酸鉍有獨(dú)特的納米花狀形貌，增大了其比表面積大，對(duì)甲醛的吸附性好，增強(qiáng)了光催化反應(yīng)位點(diǎn)。

31、2、本發(fā)明使鎢酸鉍與氧化銅形成異質(zhì)結(jié)，促進(jìn)了光生電荷的分離效率，有著良好的光催化活性，對(duì)甲醛的降解率較高。

32、3、本發(fā)明的操作簡(jiǎn)單，成本較低。