[发明专利]水热法制备掺杂Bi的ZnWO4光催化剂

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，涉及一种水热法制备掺杂Bi的ZnWO₄光催化剂的方法。

背景技术

近几年，金属钨酸盐如Na₂W₄O₁₃，Bi₂W₂O₉，(NaBi)_0.5WO₄，AgInW₂O₈，Bi₂WO₆等催化剂的研究也引起人们的兴趣。这些钨酸盐材料在光催化降解有机污染物方面具有较高的光催化效果，其中ZnWO₄具有较好的稳定性，光催化性和光致发光性，作为光催化剂可以用来对空气和水中的有机污染物(甲醛、罗丹明B和孔雀绿)进行有效地降解，从而引起了科研工作者的关注。

目前合成ZnWO₄大致有两种方法：固相方法和液相方法。前者比如王黔平等人在《一种超声熔盐法制备超细钨酸锌抗菌剂的方法》(ZL201010251129.1)中，在超声条件下，先采用浓度同为0.2mol/L的Na₂WO₄和Zn(NO₃)₂水溶液制备出ZnWO₄前驱体；然后再将该前躯体在硝酸钠盐料中煅烧得固化产物，产物经蒸馏水充分浸泡、洗涤；然后过滤、干燥以除去剩余的熔盐，即可得ZnWO₄抗菌粉体。周明杰等人在《锰铬共掺杂钨酸锌发光材料、制备方法及其应用》(CN201110191460.3)中，称取ZnO，WO₃，MnO₂和Cr₂O₃粉体并混合均匀在900℃～1300℃下烧结0.5～5小时制成靶材，得到的靶材以及衬底装入磁控溅射镀膜设备的真空腔体，接着进行制膜，得到薄膜样品，然后薄膜样品于600℃下真空退火处理2h。李铭华等人在《晶体的生长及其闪烁性能研究》(《人工晶体学报》1994年，23卷，第03期，240-242)，以ZnO和WO₃，Bi₂O₃为原料，在ZnWO₄晶体的原料中掺入Bi₂O₃，用提拉法从熔体中生长了Bi:Zn WO₄晶体，发现Bi离子能有效地消除ZnWO₄晶体的颜色，提高晶体的发光效率和能量分辨率。上述这些固相方法，反应需要高温，过程控制复杂，产物颗粒均匀性差，设备费用高。而液相法，尤其是水热法具有操作简单，化学计量可控，样品结晶度高，分散性好等优点。如魏明灯等人在《高纯度单斜相ZnWO₄纳米颗粒的制备方法及其应用》(ZL201110176966.7)中，采用1mmol Zn(NO₃)₂·6H₂O，1mmol Na₂WO₄和0.5mmol柠檬酸溶解在30mL蒸馏水中搅拌30分钟后，将溶液转移至反应釜中，在160℃-200℃反应12-24h，反应结束后自然冷却，产物经蒸馏水及无水乙醇洗涤数次，干燥后得到所述的高纯度单斜相ZnWO₄纳米颗粒。曹丽云等人在《一种络合微波水热制备花球状ZnWO₄光催化材料的方法》(CN201210458084.4)中，将二水合钨酸钠溶于去离子水得溶液A；将CTAB溶于去离子水得溶液B；将七水合硫酸锌溶于溶液B中得溶液C；将溶液A缓慢加入溶液C中，并调节溶液pH＝4～4.5，形成无色透明溶液D；将溶液D加入微波水热反应釜中，加热反应，待反应结束后，自然冷却至室温；打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物，然后干燥得到花球状ZnWO₄光催化材料。此外曹丽云等人通过改变试剂种类及反应条件得到了各种类型的ZnWO₄，如花球状(CN201210458137.2《一种花球状ZnWO₄光催化材料的制备方法》)、球状(CN201210458467.1《一种球状ZnWO₄光催化材料的制备方法》)、六瓣扁花球状(CN201210458470.3《一种六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料的制备方法》)、立方(CN201210458710.X《一种立方结构ZnWO₄纳米晶光催化材料的制备方法》)、棒状(CN201210458736.4《一种ZnWO₄纳米棒光催化材料的制备方法》)等等。