[发明专利]一种钨酸盐光催化材料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制备和应用领域，尤其是一种钨酸盐光催化材料的制备。

背景技术

半导体光催化材料由于具有强的氧化能力可以降解有机污染物，因此近年来在环境净化领域得到了人们日益的关注和重视。氧化物光催化材料常常具有高效、清洁无毒、结构稳定、无二次污染和制备工艺简单等优点。其中，WO₃利用可见光就能达到较好的降解效果，因此越来越受到研究者的重视。光催化材料的活性在很大程度上取决于其电子结构，而电子结构与其晶体结构和元素组成密切相关。WO₃具有良好的分解有机污染物的性能。因此，一些钨系光催化材料(如BiWO₆、Na₂W₄O₁₃、In₆WO₁₂、AgBi(WO₄)₂、ZnWO₄)具有分解有机污染物的性能。这些钨的复合氧化物，其晶体结构是由WO₆八面体组成的，这种组成方式与WO₃的晶体结构类似。能带结构的结果进一步表明，这些催化剂的电子结构主要通过引入其他元素组成来进行调整。当钨原子位于不同的晶体场(如八面体和四面体)时，钨原子5d轨道的电子具有不同的价电子轨道分布，从而影响电子结构。目前，很少有关于具有WO₄四面体晶体结构的钨系复合金属氧化物分解有机污染物的报告。因此，本发明提出了制备一种具有WO₄四面体结构的钨系氧化物光催化材料的方法。

NaBi(WO₄)₂是一种具有层状结构的间接半导体，这些层状结构由角连接WO₄四面体构成。在这项研究中，NaBi(WO₄)₂成功地应用为光催化材料，它的光催化性能由在紫外线照射下将气态异丙醇((CH₃)₂CHOH，IPA)分解成丙酮和CO₂气体来评价。

发明内容

本发明的目的是提供一种钨酸盐光催化材料制备方法。克服传统钨系氧化物光催化材料中的效率低的问题，提高降解有机污染物的效率。

本发明的技术方案是：由传统的高温固相反应法合成NaBi(WO₄)₂。所有的化学原料均为分析纯，未经进一步净化。具体步骤如下：

(1)将Bi₂O₃，Na₂CO₃和WO₃按照化学计量比混合。

(2)用乙醇研磨混合物后，在650℃温度下预热处理12h。

(3)再次研磨后，在800℃的温度下煅烧10h。

附图说明

图1为NaBi(WO₄)₂扫描电子显微镜照片。

图2为NaBi(WO₄)₂的紫外可见漫反射光谱。

图3为在光照下NaBi(WO₄)₂的矿化异丙醇过程。

具体实施方式

[0011]具体实施方式一：

(1)将Bi₂O₃，Na₂CO₃和WO₃按照化学计量比混合。

(2)用乙醇研磨混合物后，在650℃温度下预热处理12h。

(3)再次研磨后，在800℃的温度下煅烧10h。

本发明提供一种钨酸盐光催化材料的制备方法和其光催化降解有机物的性能。利用异丙醇的降解速率来评价光催化有机物的降解性能。异丙醇的光催化反应的降解过程是：首先，异丙醇转化为中间产物(丙酮)；然后，丙酮再被氧化为CO₂和H₂O。由于，在起始阶段异丙醇主要进行的是降解为丙酮的反应。所以常常用起始阶段丙酮的生成速率来评估光催化性能的高低。通过以下实例对本方案进一步描述。

具体实施方式二：

(1)将0.400g的NaBi(WO₄)₂粉末样品均匀地分散在一个玻璃容器的底部，将玻璃容器置于一个高硼硅玻璃容器的底部(这是一个密闭的容器)。