[發明專利]一種高效光催化劑SrTiO3/Bi2WO6的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201510979803.0
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105618030A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 周建成;陳靜;滕宏程;靳晶;魏凌飛;李乃旭
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J23/31
• 分類號: B01J23/31;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種高效光催化劑材料的制備及應用，尤其是用于降解有機染料 的SrTiO₃/Bi₂WO₆高效光催化劑材料的制備方法及其在可見光下對羅丹明B或 具有與其相似的顯色基團的有機染料的高效降解。

背景技術

近年來經濟飛速發展，但是能源與環境問題卻日益突出，而且廢水污染已經 成為最嚴重的環境污染之一，一些工業廢水中含有大量的有機染料，這些廢水中 含有的毒性芳香烴中間產物具有致癌性，這對人類的健康生活是極大的威脅。傳 統的水處理方法，如物理吸附和膜技術絮凝沉淀等，只是將污染物富集并轉移， 沒有徹底地進行降解，然而光催化技術能通過化學氧化的方法將有機物徹底分解。 光催化是一種環境友好的技術，對于人類的可持續發展具有非常重要的意義。

半導體催化劑具有極強的氧化性，可以通過與有機染料分子的氧化還原反應， 使其完全降解。光催化技術可以充分利用日常生活中隨處可見的太陽能和空氣中 的氧氣為反應原料，既清潔又廉價易得。其中Bi₂WO₆半導體具有良好的物理性 能和熱穩定性，以及較強的抗光腐蝕性，在可見光下就具有光催化活性。因此， Bi₂WO₆可用于可見光下降解有機染料廢水。

提高Bi₂WO₆的光催化性能的方法很多，如摻雜其他金屬，中國專利 CN102764659A中用鈷修飾Bi₂WO₆形成復合催化劑，以此來提高Bi₂WO₆的 光催化活性，然而鈷是會污染環境的重金屬，并且該方法需要高溫焙燒且原料并 不廉價。

本發明利用二次水熱法在納米級的Bi₂WO₆表面復合少量的SrTiO₃，降低 了Bi₂WO₆中光生電子空穴對的復合幾率，從而提高了Bi₂WO₆光催化降解有機 染料分子的性能。這種異質結材料制備方法簡單，無需高溫，不負載有害的重金 屬，且不造成二次污染，是一種環境友好的催化劑。

發明內容：

技術問題：本發明的目的在于提供一種SrTiO₃/Bi₂WO₆高效光催化劑材 料的制備及應用，以有效抑制傳統Bi₂WO₆光催化材料中電子空穴對的復合，從 而提高其光催化降解有機染料的效率。

發明內容：為解決上述技術問題，本發明提供了一種高效光催化材料 SrTiO₃/Bi₂WO₆的制備方法，所述的光催化劑為SrTiO₃和Bi₂WO₆是經過二次 水熱法形成的異質結催化劑，該方法制備的Bi₂WO₆是片層狀的納米顆粒，該制 備方法包括以下步驟：

步驟1：將TiCl₄和Sr(OH)₂·8H₂O按1-5:1-10的摩爾比溶解，然后逐滴 加入11-15mL5mol/L的NaOH溶液，攪拌均勻后置于水熱釜中，在120-180℃ 下加熱24-48h，冷卻至室溫，用去離子水洗滌，真空干燥即可得到納米級的 SrTiO₃粉末；

步驟2：為制備不同質量分數SrTiO₃的光催化材料，將已經制備好的SrTiO₃粉末，鉍鹽和鎢酸鹽按照1-10:0.5-15的摩爾比溶于去離子水中，SrTiO₃質量 分數為1-15％，超聲攪拌后轉移到水熱釜中，在120-200℃下持續加熱12-36 h；反應結束后冷卻至室溫，用去離子水洗滌，真空干燥即可得到高效光催化材 料SrTiO₃/Bi₂WO₆。

優選的，首次將SrTiO₃和Bi₂WO₆經過二次水熱的方法形成具有高催化活 性的異質結。