[发明专利]一种铋-无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铋‑无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化剂技术领域。本发明的一种铋‑无定型钨酸铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将含有钨酸根的乙二醇溶液滴入含有铋离子的乙二醇溶液中并搅拌均匀，得混合溶液；(2)向混合溶液中加入有机还原剂搅拌均匀后进行保温反应，反应结束后，冷却、洗涤、烘干，得铋‑无定型钨酸铋光催化剂；本发明提供的制备方法采用一步溶剂热法即可合成铋‑无定型钨酸铋光催化剂，合成步骤少，操作简单，能够用于大量生产，且合成得到的铋‑无定型钨酸铋光催化剂具有优异的ppb级NO去除活性，其中，光催化下10分钟时的去除率可达86％。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种铋-无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

NO是无色无臭的气体，但其在空气中极易被氧化为NO₂，而当NO₂浓度处于1-4ppm时有恶臭，对人和动物都存在危害。而且NO_x会导致酸雨和光化学烟雾的形成。因此，高效处理低浓度NO对于保护环境具有至关重要的作用。传统的催化还原法、吸附法等难以用于处理低浓度NO；近年来，半导体光催化技术为去除低浓度NO提供了思路。然而催化剂可见光响应能力不足、催化活性不高仍制约着半导体光催化去除低浓度NO的实际应用。

贵金属纳米粒子的表面等离子体共振效应在提高光催化剂的光响应能力和催化效率已经展现出了可观的优势，但贵金属价格昂贵；所以，Bi纳米颗粒的等离子体共振效应展现出了更高的经济性；钨酸铋(Bi₂WO₆)是典型的n型半导体，禁带宽度为2.75eV左右；它是最简单的Aurivillius型氧化物之一，由(Bi₂O₂)²⁺层和(WO₄)^2-层沿着c轴交替组成；有文献报道在可见光催化下，Bi₂WO₆是Bi³⁺基氧化物当中光催化性能表现最好的化合物。

目前已有很多关于Bi₂WO₆材料的制备及改性，但还存在光催化效果不理想的不足，此仍是制约半导体光催化发展的一个关键因素。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种清除效率高的铋-无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铋-无定型钨酸铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含有钨酸根的乙二醇溶液滴入含有铋离子的乙二醇溶液中并搅拌均匀，得混合溶液；

(2)向混合溶液中加入有机还原剂搅拌均匀后进行保温反应，反应结束后，冷却、洗涤、烘干，得铋-无定型钨酸铋光催化剂。

本发明通过选用有机还原剂在乙二醇溶液中进行一次还原并配合采用溶剂热法，即可合成铋-无定型钨酸铋光催化剂，构建的二元体系中，钨酸铋是以无定型的形式存在的，此二元体系展示出了优异的NO去除活性，尤其是对ppb级的NO的去除，其中，在对ppb级NO的去除中，光催化下10分钟时的去除率就可达86％，20分钟时的去除率可达89％，几乎能将体系内的NO全部去除。

作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.15-1.15)：1。

作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.3-0.8)：1。