復(fù)合光催化劑因具有較大的比表面積而具有一定的吸附性能，但是對光催化反應(yīng)的影響可以忽略。在可見光照下，Bi2W06/BiV04_l復(fù)合光催化劑顯示出良好的光催化活性，光催化性能明顯優(yōu)于單體Bi2W06和BiV04，在30min反應(yīng)時間內(nèi)對亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)到100%。因此，將具有良好可見光吸收性能和光催化活性的BiV04與Bi2W06復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可使光生電子-空穴在復(fù)合材料表面有效分離，并提高了復(fù)合材料的可見光吸收性能和比表面積，增強(qiáng)了復(fù)合材料的可見光催化性能。
[0067]應(yīng)用例2:
[0068]上述所得Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑應(yīng)用于水體中，對有害微生物銅綠假單胞桿菌的可見光殺滅:
[0069]以500W氙燈作為光源，輔以濾光片濾掉紫外光，使其波長范圍為420?760nm。以銅綠假單胞桿菌(P.aeruginosa，8.5 X 1080作/1111^)評價1^2106/13;^04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的可見光催化殺菌性能:
[0070]首先準(zhǔn)備細(xì)菌懸液，將銅綠假單胞桿菌儲存液接種到滅菌LB液體培養(yǎng)基中，然后將其置于37°C、150rpm的空氣恒溫?fù)u床中，過夜培養(yǎng)。培養(yǎng)得到的細(xì)菌懸液離心后懸浮于
0.01mol/L PBS(pH=7.4)緩沖液中，得到濃度為8.5 X 108cfu/mL的銅綠假單胞桿菌懸液。[0071 ] 光催化實驗中取49.5mL滅菌0.01mol/L roS(pH=7.4)緩沖液加入到50mL反應(yīng)器中，然后加入500yL細(xì)菌懸液，使反應(yīng)液中細(xì)菌濃度為8.0 X 106cfu/mL，加入50mg本發(fā)明制備的光催化劑。暗態(tài)吸附達(dá)到平衡后進(jìn)行光催化反應(yīng)，反應(yīng)過程中間隔一定時間取樣，通過平板計數(shù)法確定細(xì)菌的存活率和殺菌率。具體步驟為:取1.0mL反應(yīng)液，用0.0lmol/L PBS(pH=7.4)緩沖液按照系列稀釋法依次稀釋幾個梯度，然后從不同稀釋倍數(shù)的溶液中取100此至已經(jīng)準(zhǔn)備好的LB固體培養(yǎng)基上，將菌液均勻地涂抹在LB培養(yǎng)基上。將LB培養(yǎng)基倒置，放入電熱恒溫培養(yǎng)箱中37°C培養(yǎng)24h，通過計數(shù)培養(yǎng)基上長出的菌落個數(shù)，以及相應(yīng)稀釋倍數(shù)得出細(xì)菌濃度，以確定細(xì)菌的存活率和殺菌率。實驗中每組實驗均需平行測定3次，取平均值作為最后結(jié)果，空白實驗和暗態(tài)實驗作為對照實驗(參見圖4B)。
[0072]由圖4(B)可見，在空白實驗中銅綠假單胞桿菌數(shù)目幾乎沒有變化，表明可見光照的影響可以忽略;而在黑暗條件下，細(xì)菌數(shù)目也無明顯變化，表明本實驗使用的材料本身沒有生物毒性。而在可見光照下Bi2W06/BiV04-l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑顯示出良好的光催化活性，光催化殺菌性能明顯優(yōu)于單體Bi2W06和BiV04，經(jīng)過30min光照只有約2.11og的銅綠假單胞桿菌存活，殺菌率可達(dá)到99.99%,若延長反應(yīng)時間至60min可以發(fā)現(xiàn)體系中的細(xì)菌濃度已經(jīng)可以忽略不計。因此，Bi2W06/BiV04-l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有極佳的光催化殺菌防污性能，可歸因于BiV04與Bi2W06的復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，加速了光生電子-空穴的分離，提高了復(fù)合材料的光催化活性。同時，Bi2W06/BiV04-l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑具有較大的比表面積和良好的可見光吸收性能，導(dǎo)致其可見光催化性能提高，具有良好的可見光催化殺菌性能。
[0073]應(yīng)用例3:
[0074]上述所得Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑重復(fù)應(yīng)用于水體中，對有害微生物銅綠假單胞桿菌的可見光殺滅:
[0075]將應(yīng)用例2中光催化殺菌中所用的Bi2W06/BiV04-l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑回收，分別用超純水和無水乙醇多次洗滌，經(jīng)干燥后按照應(yīng)用例2中的步驟進(jìn)行下一次光催化殺菌反應(yīng)，連續(xù)進(jìn)行6次，保持其他條件不變(參見圖5)。
[0076]由圖5(A)可見，Bi2W06/BiV04_l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑對細(xì)菌的殺滅率在連續(xù)反應(yīng)6次后并沒有明顯降低，依然保持在99%以上，顯示出良好的重復(fù)利用性。將連續(xù)進(jìn)行6次光催化殺菌實驗的Bi2W06/BiV04_l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑回收，分別用超純水和無水乙醇多次洗滌，經(jīng)干燥后進(jìn)行XRD測試，如圖5(B)所示，從圖中可以看出經(jīng)過連續(xù)6次光催化殺菌反應(yīng)后，Bi2W06/BiV04_l異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，在水體凈化和海洋防污等領(lǐng)域具有很好的實用價值和潛在的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，其特征在于: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，Bi2W06與BiV04的摩爾比為1:0.05?10。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑，其特征在于:所述Bi2W06與BiV04的摩爾比為1:0.1?5。3.—種權(quán)利要求1所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于: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?90miη，之后將懸浮液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，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:l，Bi(N03)3.5H20和NH4V03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)3.5H20o4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述HNO3與Bi(N03)3.5H20的物質(zhì)的量之比為3?30:l;Na0H與Na2W04.2H20和NH4VO3的物質(zhì)的量之比為3?30:1。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于: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。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于: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)時間為12?36h。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于:所述干燥溫度為40?80°C，干燥時間為2?1 Oh。8.—種權(quán)利要求1所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，其特征在于:所述Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑作為用于水體中的殺菌劑。9.一種權(quán)利要求1所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，其特征在于:所述B i 2TO6/Bi VO4異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在降解染料中的應(yīng)用。10.一種權(quán)利要求1所述的Bi2W06/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑的應(yīng)用，其特征在于:所述Bi2TO6/BiV04異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑在水體凈化中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域，具體涉及一種Bi2WO6/BiVO4異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。Bi2WO6/BiVO4異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑是由Bi2WO6和BiVO4形成的具有三維分層鳥巢狀結(jié)構(gòu)的催化劑；其中，Bi2WO6與BiVO4的摩爾比為1:0.05～10。制備，通過簡單的水熱法一步制備Bi2WO6/BiVO4異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。本發(fā)明的制備方法工藝簡單、易于控制、成本低廉，構(gòu)建了具有可見光響應(yīng)和較大比表面積的Bi2WO6/BiVO4異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，加速了光生載流子的分離，減小了光生電子-空穴對的復(fù)合幾率，在可見光下具有高效的光催化活性和穩(wěn)定性，對水體中的有害微生物和染料污染物具有高效的殺滅和降解效果，在水體凈化和海洋防污等領(lǐng)域具有很好的實用價值和潛在的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C02F101/38, C02F1/50, B01J23/31, C02F1/30
【公開號】CN105457625
【申請?zhí)枴緾N201510789914
【發(fā)明人】鞠鵬, 張盾
【申請人】中國科學(xué)院海洋研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月17日