[發明專利]具有多級異質結構的Bi2WO6/氧化物纖維布、方法及應用

有效

• 申請號: 200910055362.X
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101623630A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 王文中;尚萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J23/31
• 分類號: B01J23/31;B01J35/06;D01D5/00;B01J37/08;A62D3/17;A61L9/00;B01D53/94;A01N59/16;A01P1/00;A62D101/20;A62D101/28
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技術領域

本發明涉及可見光響應光催化劑的制備和應用，特別涉及具有多級異質 結構的Bi₂WO₆/氧化物纖維布和制備方法，以及利用它在光照下分解有害化學 物質。

背景技術

由于全球日益加重的環境污染與能源危機，半導體光催化的研究和應用 引起了人們的廣泛關注。光催化技術的核心問題是合適光催化劑的設計，開 發與研制，特別是可見光響應的高性能光催化材料的研究成為當務之急。目 前報道較多的新型光催化劑有Bi₂WO₆、BiVO₄、CaBi₂O₄等含金屬元素鉍的復 合氧化物。然而目前研制這類新型光催化劑，雖然在可見光范圍有一定響應， 但是由于較大尺度的微粒粒徑，導致單一的光催化活性較低。因為一方面粒 徑較大，導致比表面積不高，另一方面由于光生電子和空穴遷移距離較長， 容易導致復合失活。有報道(Catal.Commun.2005，6，185)采用負載貴金屬形 成異質結構，以便促進電子空穴分離，但是由于成本較高，吸附率下降等原 因，不宜實際應用。除此之外，減小光催化材料的尺寸、增加表面積、形成 多級結構等也是有效提升光催化效率的途徑(Chem.Rev.1995，95，69)。但是， 顆粒減小后，若采用懸浮的多相催化反應體系，帶來的是小顆粒從體系分離 的難題，回收難。因此光催化劑的負載技術成為人們努力的方向。然而，負 載后催化劑表面積下降，催化性能也隨之降低。所以，尋求既廉價又可保持 高活性，可實現光催化材料的快速高效回收的方法，已成為光催化技術邁向 實際應用的關鍵。靜電紡絲技術，是近年來快速發展起來的制備納米至微米 尺度纖維的一種方法。對光催化材料而言，由纖維組成的納米纖維布可以非 常方便地回收和再利用。目前有利用電紡絲技術合成TiO₂、SiO₂等光催化劑 的報道(Nano?Lett.2003，3，555)，而復合氧化物可見光光催化領域還從未有 報導。考慮到新型鉍基復合氧化物材料以及醇熱法制備小尺度多級材料的優 勢，利用兩種技術將Bi₂WO₆和TiO₂等氧化物復合將是一個有前景的全新的 嘗試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有多級異質結構的鎢酸鉍/氧化物納米纖維 布制備方法及應用，所述的氧化物為TiO₂或ZnO，合成出成本低且具有高可 見光活性，同時又易回收的Bi₂WO₆/TiO₂或Bi₂WO₆/ZnO光催化劑。

本發明的一種具有多級異質結構的Bi₂WO₆/TiO₂或Bi₂WO₆/ZnO纖維布是 由醇熱法制備的邊長為50～200nm、厚度為10～40nm的Bi₂WO₆納米片傾斜 生長在靜電紡絲法制備的相互有序交織的直徑為100～500nm的TiO₂或ZnO 纖維上，其中Bi₂WO₆納米片又是由尺寸為10～40nm的Bi₂WO₆納米顆粒組成。

為方便敘述制備方法，下面以Bi₂WO₆/TiO₂納米纖維布為例：

(a)TiO₂前驅體溶膠的制備

所述的靜電紡絲用TiO₂前驅體溶膠由質量百分濃度為2～10％的聚乙烯吡 咯烷酮(PVP)、11～22％的醋酸、5～45％的鈦酸四丁酯及余量乙醇組成，并將 其攪拌混合。

(b)靜電紡絲條件下納米TiO₂纖維布的制備