[发明专利]一种PI修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种PI修饰钨酸铋混晶复合材料及其制备方法和应用。所述方法包括：将PI溶于去离子水中，分散，搅拌、滴加乙醇，得到溶液a；五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，滴加到溶液a中搅拌后得到溶液b；将二水合钨酸钠溶解于去离子水中，滴加到溶液b，搅拌后调节溶液至碱性，得到溶液c；将溶液c转移到水热合成釜反应后自然冷却到室温，得到所述材料。所述材料光生载流子的迁移效率高、活性位点多，光催化活性和光催化稳定性高,在催化产氢方面具有深远应用前景。

技术领域

本发明属于无机环保光催化材料技术领域，涉及钨酸铋混晶复合光催化剂方面，具体涉及一种PI修饰钨酸铋混晶复合材料。

背景技术

半导体光催化技术以其高效的特点日益受到人们的重视，用于解决环境污染问题和太阳能转换。对于高效光催化剂的选择是半导体光催化技术最重要的一个方面，目前虽然大约有200多种半导体可用于光催化反应，但是较低的量子效率和严重的光腐蚀现象影响了大多数光催化剂的应用。因此，如何提高半导体光催化剂光生电子空穴的分离效率以抑制其快速复合是光催化技术所面临的问题。通常情况，催化剂的晶体结构、颗粒尺寸、形貌、特定暴露晶面和表面修饰(如，贵金属表面沉积、碳纳米管修饰、石墨烯修饰以及半导体复合等)是提高光生电子空穴分离效率的重要途径，但是，这些方法都是以提高光生电子的传输速率为基础的，然而，通过提高光生空穴的迁移速率以提高光生载流子的分离效率却被忽视。目前，改变光生空穴的迁移速率有两种方法，第一，设计具有能带结构比配的半导体复合体系，在体系吸收光子能量被激发后，可以实现空穴从一种半导体的价带迁移至另一种半导体的价带，但是这种形式的迁移会减弱空穴的氧化能力。另一种方法是在半导体光催化剂表面修饰空穴捕获剂(如RuO₂、NiO、IrO₂等)，这种方法在光解水制氢的反应中是有效的，但是在光催化降解有机物的反应中是否有效还未见报道，因此，这类方法的应用具有一定的局限性。开发一种新型有效的能够促进光生空穴迁移速率的方法是提高半导体光催化剂光生载流子分离效率的另一个重要途径。

发明内容

针对现有技术中缺乏以促进光生空穴迁移速率原理为基础的光催化材料的问题，本发明提供一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料，通过提高光生空穴的迁移速率以提高光生载流子的分离效率，提高了材料的光催化活性。

本发明的另一目的是一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种PI修饰钨酸铋混晶复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将PI(聚酰亚胺)溶于去离子水中，超声分散后，搅拌、缓慢滴加无水乙醇，得到溶液a；

(2)五水硝酸铋溶解于稀硝酸中，缓慢滴加到溶液a中搅拌后得到溶液b；

(3)将二水合钨酸钠溶解于去离子水中，缓慢滴加到溶液b，搅拌后调节溶液至碱性，得到溶液c；

(4)将溶液c转移到水热合成釜反应后自然冷却到室温，离心后洗涤沉淀并烘干，得到PI/Bi₂WO₆/Bi_3.84W_0.16O_6.24复合光催化材料。

所述PI通过以下方法得到：将三聚氰胺与均苯四甲酸酐的混合物煅烧获得。所述三聚氰胺与均苯四甲酸酐的质量比为1:1。煅烧温度280-380℃，煅烧时间为2-4h，升温速率为10-15℃/min。所述PI的粒径为30-100目。

作为优选，所述溶液a中无水乙醇的与去离子水的体积比为2:1。所述PI和五水硝酸铋的摩尔比为0.01-0.6:1。所述钨酸钠和五水硝酸铋的摩尔比为1:2。

作为优选，所述溶液a中PI的质量浓度为1.0-2.0mg/mL。所述稀硝酸中HNO₃的摩尔浓度为1mol/L。