[发明专利]一种绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，具体涉及一种绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球化的发展，气候变暖和环境污染问题是世界各国所面临的重大难题，开发一种环保无污染、成本低廉、可循环利用的环境净化处理技术，成为研究人员的一项重要课题和研究方向。

在众多的半导体材料中，钨酸铋材料由于具有较窄的禁带宽度(～2.7eV)，能被紫外光和可见光激发，具有光稳定性，不存在光腐蚀现象，对其研究有助于提高可见光的利用率。为进一步提高其光催化性能，国内外研究人员通过离子掺杂、固定化负载、加入表面活性剂等，以调控其形貌结构，窄化禁带，扩大光响应范围，从而实现钨酸铋材料光催化效应的增强。但这些方法所使用的原材料昂贵，制备工艺复杂，降解效率仍需进一步提高，从而限制了材料的工业化进程。因此，降低原材料使用成本，简化制备工艺，提高降解效率是决定该材料能否实际推广应用的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料及其制备方法和应用，降低成本，简化工艺，提高所制得材料的光催化活性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)将生物炭、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂WO₄·2H₂O加到水中混合均匀，再加入表面活性剂混合均匀，得到反应前驱液；其中Bi(NO₃)₃·5H₂O、Na₂WO₄·2H₂O、生物炭和表面活性剂之间的比例为(3～5)mmol：(1～3)mmol：(0.1～0.3)g：(1.2～1.8)mmol；

(2)调节反应前驱液的pH值至1～3；

(3)将调好pH值的反应前驱液进行水热反应；

(4)水热反应结束后取出产物洗涤后干燥研磨得到绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料。

进一步地，步骤(1)中的生物炭采用的是柚子皮生物炭，柚子皮生物炭是将柚子皮内层的白色絮状层剥下置于通有Ar气的真空管式炉中，在500℃～800℃进行煅烧60min～90min得到的。

进一步地，步骤(1)中的表面活性剂采用CTAB；Bi(NO₃)₃·5H₂O和水的比例为(3～5)mmol：40ml。

进一步地，步骤(2)中采用浓度为0.2mol/L～0.8mol/L的NaOH溶液调节反应前驱液的pH值。

进一步地，步骤(3)中在内衬为聚四氟乙烯的水热釜中进行水热反应，反应填充比在40％～50％。

进一步地，步骤(3)的水热反应中采用微波加热；水热反应温度是180℃～200℃，水热反应时间是60min～90min。

进一步地，步骤(4)中产物使用去离子水和无水乙醇分别进行离心洗涤若干次，然后在60～80℃下真空干燥3h。

一种利用如上所述制备方法制得的绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料。

如上所述绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料在降解有机染料中的应用，首先将绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料加入到有机染料废水中，进行暗反应，其中绣球花簇状钨酸铋/生物炭复合光催化材料和有机染料之间的质量比为(50～100)：0.5；达到吸附-脱附平衡后，再进行可见光照射，并反应30min～180min，完成有机染料的降解。

进一步地，暗反应时间为30min～60min；可见光使用500W的氙灯光源、1000W的氙灯光源、或者太阳光；有机染料包括罗丹明B、甲基橙、甲基蓝和苯酚中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：