[发明专利]一种铋系化合物纳米光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，先将水溶性钨酸盐或钼酸盐溶于水中，制备成溶液一；再将铋盐分散于水中，制备成溶液二；然后将溶液一与溶液二混合，在一定温度与压力条件下进行水热反应，得到反应物一；最后将反应物一通入密闭环境中进行闪蒸，得到纳米光催化剂。本发明提供的制备方法，通过特定的制备步骤以及创造性地引入闪蒸步骤，显著提高了催化剂的性能。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种铋系化合物纳米光催化剂的制备方法。

背景技术

由于经济的快速发展，环境的污染和能源的短缺这两大社会问题日益凸显.人们发现光催化技术可以缓解这两大问题。因此，高活性的光催化剂成为研究的重点。在1972年，日本的两名科学家Honda和Fujishima成功地研究出在电极光照射下TiO₂光催化剂分解水的工作后，人们也大量研究一些其他的半导体材料，并通过这些半导体材料去催化降解染料和有机污染物。然而TiO₂因为它本身的一些特点如无毒、价格便宜、高光催化活性、稳定性好等，从而引起了人们的大量研究。随着半导体催化剂研究的不断进行，同时光催化剂TiO₂的一些缺点也暴露出来，如它自身的禁带宽度较大，所以只能吸收仅占太阳能量的4％(λ420nm)紫外光波长，从而影响对太阳能的利用和光催化反应的速率。为更好地利用太阳光的能量，迫切需要研究开发出新型的光催化材料。因此，铋系氧化物半导体光催化剂成为光催化材料的研究热点。铋系氧化物具有一系列良好的性质，如较为弥散的价带，较窄的禁带宽度，并且它的光吸收范围可以扩展到可见光区域，所以它的氧化能力增强，并且对光生空穴在价带上的迁移有利。除了这些优点以外，由于O_2p轨道和Bi_6s轨道之间的互相作用从而降低价带对称性，大部分的铋系氧化物半导光催化活性体光催化材料是层状结构，由于层与层之间分子或离子的不同，这些铋系氧化物的光催化活性也有所不同，这一特点对铋系氧化物的掺杂改性有利。

目前对于铋系氧化物制备的方法包括水热法、溶胶-凝胶法和微波法等，水热法为在一定温度和压强条件下进行水热反应，一般时间比较长，通过水热法制备得到的铋系化合物相对具有较好的催化性能，但是其除了反应过程较复杂，时间较长外，催化剂不规则程度高，粒径跨度大(一般均包括纳米到微米级别的粒径颗粒)，对于后续应用的催化反应也带来了一定影响。

发明内容

本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，极大缩短了反应周期，同时利用后期闪蒸方式极大提升了催化剂的粒径的规则性与均一性，提高了制备效率和催化性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将水溶性钨酸盐或钼酸盐溶于水中，制备成钨酸根或钼酸根浓度为0.05-0.1mol/L的溶液一；

步骤2，将铋盐分散于水中，制备成铋盐浓度为0.03-0.08mol/L的溶液二；

步骤3，将溶液一与溶液二混合，在压力为15-20MPa条件下加热至300-350℃，保持30-40分钟，得到反应物一；

步骤4，将反应物一降温至200-230℃，保持压力为10-15MPa，然后通入0.05-0.08MPa的密闭环境中进行闪蒸，得到纳米光催化剂。

进一步，所述的铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，步骤1中所述溶液一的pH值为6.5-7，通过pH酸碱调节剂进行调节。

进一步，所述的铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，步骤2中所述溶液二的pH值为6.5-7，通过pH酸碱调节剂进行调节。

进一步，所述的铋系化合物纳米光催化剂的制备方法，步骤1中所述水溶性钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾或钨酸铵中的任意一种。