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)，能夠直接利用太陽光降解水中或空氣中的污染物，也能通過光分解水制氫和氧，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發(fā)在環(huán)境凈化領(lǐng)域有潛在的實用價值。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、合成時間短、條件溫和、產(chǎn)物純度高、粒徑分布窄等明顯優(yōu)勢。此外，微波能清潔無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)展趨勢和應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，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)明通過以下技術(shù)方案實現(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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)中采用乙二胺對混合溶液進行調(diào)節(jié)pH。
[0007]所述步驟(3)中用去離子水和無水乙醇洗滌次數(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、乙二胺為分析純試劑。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明制備方法簡單、合成溫度較低、反應(yīng)時間短，重復(fù)性好，是一種工藝簡單、效率高、成本低廉的清潔型制備方法。
[0010]2、通過加入有機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，在可見光條件下能夠快速降解有機污染物，且具有良好的光和熱穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施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)明實施I制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑和對比試驗制備得到的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑對污染物的光催化降解曲線；
圖4是本發(fā)明實施3制備的疏松片狀鎢酸鉍光催化劑的掃描電鏡(SEM)圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]下述實施例中，采用德國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；其中采用乙二胺對混合溶液進行調(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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水乙醇洗滌次數(shù)為3次，在60°C下干燥12h。
[0017]本發(fā)明實施例1所得鎢酸鉍光催化劑的物相組成如圖1所示，衍射峰與標準圖譜(JCPDS N0.73-1126)完全對應(yīng)，具有純鎢鉍礦結(jié)構(gòu)，未見其他雜質(zhì)的衍射峰出現(xiàn)，說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]對實施例1制備的鎢酸鉍光催化劑進行可見光催化性能測試，目標污染物為亞甲基藍(MB)，甲基橙(MO),羅丹明紅(RhB)；
光催化的具體操作過程如下:
將0.1g實施例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使催化劑表面達到吸附-脫附平衡。然后打開光源進行光照催化反應(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檢測。光催化實驗在光化學(xué)反應(yīng)器中進行，采用300W氙燈為光源，配備了濾光片多420nm)保證入射光為可見光。
[0020]本發(fā)明實施例1所得鎢酸鉍鉍光催化劑對污染物的光催化降解曲線如圖3所示，在120min內(nèi)對亞甲基藍(曲線a)，羅丹明紅(曲線b)，甲基橙(曲線c)的降解率分別達到了 96%，90%，93%。
[0021]對比試驗:
本發(fā)明的對比試驗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；其中采用乙二胺對混合溶液進行調(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無水乙醇洗滌至中性后干燥，其中用去離子水和無水乙醇洗滌次數(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羅丹明紅的降解曲線如圖3所示，在120min內(nèi)對羅丹明紅(曲線d)降解率僅為60%，遠低于同條件下微波輔助制備的鎢酸鉍光催化劑。
[0023]實施例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；其中采用乙二胺對混合溶液進行調(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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水乙醇洗滌次數(shù)為4次，在80°C下干燥20h。
[0024]實施例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；其中采用乙二胺對混合溶液進行調(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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水乙醇洗滌次數(shù)為5次，在70°C下干燥18h。
[0025]本發(fā)明實施例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；其中采用乙二胺對混合溶液進行調(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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(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】
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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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)中采用乙二胺對混合溶液進行調(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)中用去離子水和無水乙醇洗滌次數(shù)為3次以上，在60~80°C下干燥12~20h。
【專利摘要】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，然后進行離心分離，將分離得到的沉淀用去離子水和無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】B01J23/31, B01J35/00, B01J20/28, B01J20/06, C01G41/00
【公開號】CN104961158
【申請?zhí)枴緾N201510334625
【發(fā)明人】郭勝惠, 包建興, 楊黎, 彭金輝, 江彩義
【申請人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月17日