[发明专利]一种可见光响应Ce掺杂Bi2WO6微晶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种可见光响应Ce掺杂Bi₂WO₆微晶及其制备方法和应用。

背景技术

钨酸铋作为一种新型光催化剂具有以下特点：(1)良好的紫外和可见光响应；(2)热稳定；(3)光催化稳定；(4)成本相对较低；(5)环境友好。因此，Bi₂WO₆光催化材料的研究与开发，将为提高太阳能利用率，在环境净化和新能源开发方面具有潜在的实用价值。但同时也正因为其禁带宽度相对较窄，使得光生电子-空穴的复合几率增加，降低了光量子的效率，从而影响到Bi₂WO₆的光催化性能。

大多数有机物的光降解反应都是直接或间接利用空穴的强氧化能力.这就要求提供适当的电子受体，以降低半导体表面光生电子的密度。因此，如何有效地进行光生电子的转移、降低载流子的复台率以提高量效率，已成为催化剂改性技术中的一个主要研究方向。

研究发现稀土元素具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，易产生多电子组态，有着特殊的光学性质，其氧化物也具有晶型多、吸附选择性强、电子导电性和热稳定性好等特点。某些稀土氧化物本身也有希望作为光催化剂使用，但总的来说，以单纯的稀土氧化物作为光催化剂的研究进行得非常少。

近几年，采用水热方法制备Bi₂WO₆纳米晶体成为研究的一个热点。然而，在传统的水热合成法中，往往是采用普通的传导加热方法，这种加热方式具有加热速率慢、反应时间长、热量分布不均匀、温度梯度大的等缺点，严重影响了合成粉体的性质、颗粒尺度等。微波水热法以微波作为加热方式，结合传统的水热法来制备纳米粉体的一种新方法，适于推广到大规模的工业生产中去，在合成纳米材料、陶瓷材料等领域里显示了良好的发展态势和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光响应Ce掺杂Bi₂WO₆微晶及其制备方法和应用，该制备方法反应时间短，工艺流程简单，制得的可见光响应Ce掺杂Bi₂WO₆微晶在可见光下具有较高的光催化活性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可见光响应Ce掺杂Bi₂WO₆微晶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O按照Bi:W=2:1的摩尔比放入容器中，再向容器中加入水配制成混合溶液，并将混合溶液搅拌均匀;

步骤2：将Ce(NO₃)₃·6H₂O加入到混合溶液中，得反应液，其中Ce的加入量R_Ce=2%-20%，R_Ce=n_Ce/(n_Bi+n_Ce)×100%，n_Bi和n_Ce分别为Bi和Ce的摩尔量，将反应液在室温下搅拌均匀，再放入超声仪中，超声振荡得前驱液，调节前驱液的pH值为1.5-2.0;

步骤3：将前驱液移入微波水热反应釜中，再将微波水热反应釜放入微波水热反应仪中，设定功率为300W，在160℃-220℃下保温60min-120min后停止反应；

步骤4：待反应温度降至室温后，取出微波水热反应釜，分离出其中的沉淀物，再将沉淀物洗涤、超声分散、恒温干燥，得到可见光响应Ce掺杂Bi₂WO₆微晶。

所述步骤1的混合溶液中Bi(NO₃)₃·5H₂O的浓度为0.1mol/L-0.6mol/L，Na₂WO₄·2H₂O的浓度为0.05mol/L-0.3mol/L。

所述步骤2中的搅拌均匀所需的时间为20-40min；超声振荡的时间为30-60min。

所述步骤3中设定微波反应仪从室温升温至100℃，从100℃起每升温50℃保温8min，直至温度升到160℃-220℃。