[發明專利]一種Bi2WO6納米復合纖維可見光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310503356.2
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103691426A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 劉新華;李紅章;吳筱;徐珍珍
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B01J23/31
• 分類號: B01J23/31;B01J37/34;C02F1/30
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技術領域

本發明涉及納米材料和催化材料技術領域，具體為一種Bi₂WO₆納米復合纖維可見光催化劑及其制備方法。

背景技術

目前染料廢水處理方法主要有吸附法、生物降解法、電解法和混凝沉淀法等，但如今大部分不能滿足現代社會的需求。吸附法凈化吸附容量小、設備體積大、吸附劑容量往往有限、需頻繁再生、設備利用率低、不能徹底消除污染物；生物降解法需要很長時間但卻常常難以完全消除污染物；電解法電流效率仍然偏低、能耗大、電催化降解反應器的效率較低、處理成本高，因此不適合大規模應用。而利用可見光光催化技術可將污染物氧化分解，反應體系在可見光催化下將吸收的光能轉化為化學能，在比較溫和的條件下可順利進行。因此，可見光催化在污染物治理方面有良好的應用前景。

在眾多的可見光催化劑中，鎢酸鉍是一種代表性的光催化劑，具有較高的可見光催化活性。鎢酸鉍不僅能在可見光條件下催化分解水產生O₂，而且能使CHCl₃和CH₃CHO等污染物礦化，催化降解某些染料污染物。然而，研究者大多制成納米顆粒或是納米粉體，易發生團聚，催化性能在使用過程中會有所降低。

Bi₂WO₆的制備方法對其可見光催化活性、成本影響很大，是Bi₂WO₆可見光催化劑應用的一個關鍵。Bi₂WO₆的制備方法包括高溫固相法、液相法。高溫固相法的主要缺點是制備條件苛刻，需要高溫(通常高于900℃)；合成的Bi₂WO₆尺寸較大，比表面積較小，活性較低，不能直接實現催化劑的固載。液相法包括低溫鹽熔法、超聲合成法、溶膠一凝膠法、水熱及溶劑熱法。其中水熱法是目前制備Bi₂WO₆納米主要方法。

中國專利200810197020.7公開了一種可見光催化劑Bi₂WO₆納米粉體的制備方法，該粉體具有較好的結晶度、較小的顆粒粒徑及較大的比表面積，因而在染料降解時具有更好的可見光催化性能，但在應用過程中仍然有易團聚的缺點。

中國專利201110441585.7公開了一種微波水熱法制備多孔疏松絨線團狀鎢酸鉍粉體光催化劑的方法，該制備的粉體具有特殊的形貌一有薄片組成的分層多孔疏松絨線團狀，能耗低，對環境友好，但是光催化活性仍然不是很高，使用后不易回收。

以上制備方法繁瑣復雜，成本高，可控性重復性較差。采用靜電紡絲技術具有克服以上不足的可能性：①靜電紡絲技術制備的樣品是微納米產品，比表面積大，不易團聚，可控性較好；②靜電紡絲技術制備的樣品成本低，設備簡單，工藝容易控制；③產品方便回收利用。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種Bi₂WO₆納米復合纖維可見光催化劑及其制備方法，以解決上述背景技術中的問題。本發明該方法工藝簡單，反應條件要求低，該方法制備的可見光催化劑Bi₂WO₆納米纖維具有對亞甲基藍的高效催化降解性能。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種Bi₂WO₆納米復合纖維可見光催化劑及其制備方法，所述Bi₂WO₆納米復合纖維可見光催化劑包括吸附區(碳納米纖維)和可見光催化活性區(納米Bi₂WO₆)，其制備方法包括如下步驟：

(1)設計具有與鉍離子配位的聚合物p(AN-g-PEO)，根據鉍離子的結構，N、O能與金屬鉍離子以配位鍵形成配合物，選擇含腈基、羧基等基團高分子作為成纖聚合物，所設計的接枝物主鏈為聚丙烯腈，其作為碳納米纖維的前驅體；設計接枝物規整支鏈為聚氧乙烯，其作為納米Bi₂WO₆的模板分子；

(2)制備改性碳納米纖維可見光催化劑，包括如下步驟：制備含有硝酸鉍、鎢酸鈉靜電紡絲液；優選工藝參數，制備復合納米纖維；篩選碳化溫度，同時制備納米Bi2WO6和碳納米纖維，具體步驟為：

1)原料的稱取：硝酸鉍和鎢酸鈉按照摩爾比(1.5～2)：(1～0.8)；

2)將硝酸鉍溶解在N-N二甲基甲酰胺中，超聲振蕩1h使分散均勻；