異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域，具體涉及一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，特別是人類賴以生存的水資源受到了不同程度的污染，水資源污染已成為一個(gè)直接威脅人類生存、世界各國(guó)亟待解決的問題。另一方面，由于化石能源的過度使用而造成了日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，能源短缺與環(huán)境污染問題是當(dāng)今世界所面臨的兩個(gè)巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約著人類的可持續(xù)發(fā)展，而且嚴(yán)重危害人類健康。因此，控制污染、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展受到了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?，而開發(fā)和使用高效、環(huán)保、科學(xué)的新技術(shù)和新能源成為了目前的研究熱點(diǎn)。
[0003]光催化技術(shù)是一種利用光能進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術(shù)，是物質(zhì)在光和催化劑同時(shí)作用下所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。自1972年日本科學(xué)家Fujishima和Honda首次報(bào)道Ti02在紫外光照下可以光解水產(chǎn)生氫氣和氧氣以后，半導(dǎo)體光催化技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注[1]。近年來，光催化技術(shù)的應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速，這項(xiàng)新技術(shù)具有高效、無選擇性、穩(wěn)定性高、綠色無毒、無二次污染、能耗低、操作簡(jiǎn)便和低成本等突出優(yōu)點(diǎn)，并且可以充分利用清潔無污染的太陽能，能有效的氧化降解有機(jī)物質(zhì)和殺滅致病微生物，在污水處理、廢氣處理、空氣凈化、殺菌消毒、催化制氫、還原C02等方面已經(jīng)有廣泛應(yīng)用，并且效果良好。目前，Ti02因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、低成本等優(yōu)點(diǎn)成為使用最廣泛的光催化材料，但是由于Ti02禁帶寬度為3.2eV，其對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)為387.5nm，光吸收范圍僅局限于紫外光區(qū)，而這部分光尚達(dá)不到照射到地面太陽光譜的5%，大大限制了對(duì)太陽能的利用[2]。因此，為了實(shí)現(xiàn)太陽能的有效利用，開發(fā)和設(shè)計(jì)具有可見光響應(yīng)、綠色環(huán)保的新型光催化材料具有重要的實(shí)際意義。
[0004]鉍系材料因其在可見光(λ>420ηπι)區(qū)具有良好的光催化性能和形貌多樣性而被廣泛關(guān)注和深入研究，而且鉍和其他金屬形成的復(fù)合材料也具有良好的可見光催化性能[3一6]。如BiV04是一種新型的η型直接半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度相對(duì)較窄(約2.4eV)，具有良好的可見光吸收性能，是一種應(yīng)用前景良好的新型可見光催化材料[3];Bi2W06是一種最簡(jiǎn)單的Aurivi 11 ius型氧化物，是一種η型直接半導(dǎo)體材料，具有較窄的禁帶寬度(約2.7eV)，在可見光照下具有較高的催化活性，在環(huán)境凈化和新能源開發(fā)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，成為目前廣泛研究的光催化劑之一[4]。但是由于單體光催化劑中光電子-空穴分離較慢，光生載流子易復(fù)合，導(dǎo)致光催化性能受限，而通過半導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)建復(fù)合材料可以加速電子-空穴分離，提高材料的光催化性能[5，6]。因此，現(xiàn)急需一種復(fù)合型光催化劑。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)施:
[0013]一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，由Bi2W06和BiV04形成具有三維分層鳥巢狀結(jié)構(gòu)的催化劑;其中也#06與財(cái)￥04的摩爾比為1:0.05?10。
[0014]所述Bi2W06與BiV04的摩爾比為1:0.1?5。
[0015]一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法:將Bi(N03)3.5H20加入到ΗΝ03溶液中，磁力攪拌至完全溶解，得到溶解液A;同時(shí)將Na2W04.2H20和NH4V03加入到NaOH溶液中，磁力攪拌至完全溶解，然后加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，磁力攪拌至完全溶解，得到溶解液B;然后在磁力攪拌下將上述溶解液B逐滴加入到上述溶解液A中，得懸浮液，并調(diào)節(jié)懸浮液pH至5?9，繼續(xù)攪拌30?90min，之后將懸浮液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)爸中，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中熱處理;而后將反應(yīng)釜冷卻至室溫，經(jīng)抽濾、洗滌和干燥可得到具有三維分層巢狀結(jié)構(gòu)的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑;其中，Na2W04.2H20和NH4V03的物質(zhì)的量之比為1:
0.1?5，Bi(N03)3.5H20和Na2W04.2H20的物質(zhì)的量之比為2:1，Bi(N03)3.5H20和NH4VO3的物質(zhì)的量之比為1:1，PVP的用量與Bi(N03)3.5H20的用量關(guān)系為0.01?0.5g PVP/lmmol Bi(N03)3.5Η20ο
[0016]所述ΗΝ03與Bi(N03)3.5Η20的物質(zhì)的量之比為3?30:1 ;Na0H與Na2W04.2H20和NH4V03的物質(zhì)的量之比為3?30:1。
[0017]所述調(diào)節(jié)懸浮液pH值采用濃度為0.1?5.0mol/L的ΝΗ3.H20或NaOH。
[0018]所述電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中熱處理溫度為120?180°C，反應(yīng)時(shí)間為12?36h。
[0019]所述干燥溫度為40?80°C，干燥時(shí)間為2?1 Oh。
[0020]一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，所述Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑作為水體中殺菌劑的應(yīng)用。
[0021 ] 一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，所述Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在降解染料中的應(yīng)用。
[0022]一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，所述Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在水體凈化中的應(yīng)用。
[0023]Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑應(yīng)用于水體中，對(duì)有害微生物銅綠假單胞桿菌(P.aerug