[發明專利]一種中空球狀納米γ?鉬酸鉍及其制備方法

有效

• 申請號: 201610067219.2
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105498751B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 張芳;林志東;吳夢婷
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J23/31
• 分類號: B01J23/31;B01J35/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及光催化劑制備技術領域，具體涉及一種中空球狀納米γ-鉬酸鉍及其制備方法。

背景技術

環境污染與防治是全球性的重要課題，近年來利用半導體光催化氧化技術降解染料廢水及空氣中有機污染物的研究受到了科研工作者的廣泛關注。以TiO₂為代表的光催化材料盡管表現出優良的光催化性能，但其可見光響應范圍較窄，多以紫外光輻射為主，并且生產成本高、能耗大，使其實際應用受到限制。開發能有效利用可見光的新型光催化材料已成為當今的研究熱點，特別是研制新的材料體系、增加其表面的催化活性位、拓寬對太陽能的利用率、提高氧化能力，獲得高效、穩定的光催化材料是光催劑發展的重點之一。

納米γ-鉬酸鉍(Bi₂MoO₆)是近幾年興起的一種可見光半導體催化劑，它是一類具有奧利維里斯(Aurivillius)層狀特征的化合物，禁帶寬度約為2.7eV(比TiO₂小)，可見光區具有很強的光吸收性能，在太陽能的利用和光催化反應方面具有重要的發展前景。傳統的鉬酸鉍制備方法有固相燒結法、沉淀法和溶膠-凝膠法，這些方法制備的鉬酸鉍材料通常粒徑較大、比表面積較小、結晶較差并有大量的晶體缺陷，嚴重影響該光催化劑的光催化活性。因此開發一種制備方法簡單、能耗低、納米晶片細小、光催化活性高的γ-鉬酸鉍納米材料具有重要意義。

水熱法是一種在密封的壓力容器中，以水為溶劑在高溫高壓的條件下進行的化學反應，該方法具有操作更簡單、能耗更少、成本更低、能制得具有更高活性催化劑的優點。水熱法能得到固體粒徑均勻的催化劑，但是當固體粒徑比較小時比表面能高的催化劑顆粒更易團聚而影響其催化活性。如果采用適當的表面活性劑在水溶液中形成一定形狀的膠束起到模板作用，則可有效控制粒子的形狀和大小。因此選擇適當的水熱法和形貌控制劑能制備出形貌可控的、光催化活性高的鉬酸鉍可見光催化劑。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術制備鉬酸鉍存在的粒徑較大、比表面積較小、結晶較差以及晶體缺陷多的不足，提供一種中空球狀納米γ-鉬酸鉍及其制備方法，該方法操作簡單、能耗少、成本低，制備出的鉬酸鉍可見光催化劑形貌可控，光催化活性高。

本發明提供的技術方案如下：

一種納米γ-鉬酸鉍，為中空球結構，所述中空球由10-50nm厚的鉬酸鉍納米晶片構成，所述納米γ-鉬酸鉍比表面積為20-50m²/g。

一種如前所述的中空球狀納米γ-鉬酸鉍的制備方法，包括以下步驟：1)將一定量的硝酸鉍、1-3丙二醇溶于異丙醇中，將溶液攪拌均勻后轉移至高壓釜中進行溶劑熱反應，反應產物經冷卻、過濾、洗滌、烘干得到Bi₂(OCH₂CH₂CH₂O)₃固體粉末；2)配制(NH₄)₆Mo₇O₂₄水溶液，加入一定量步驟1)制備的Bi₂(OCH₂CH₂CH₂O)₃固體粉末以及聚乙二醇2000，攪拌均勻得混合溶液，調節混合溶液的pH后將其轉移至高壓釜進行水熱反應，反應產物經冷卻、過濾、洗滌、烘干得中空球狀γ-鉬酸鉍納米粉末。

步驟1)中硝酸鉍、1-3丙二醇、異丙醇的摩爾比為1:1.5-3:100-500。

步驟1)中溶劑熱反應溫度為160-200℃，反應時間1-24h，反應完成后使溶液自然冷卻至室溫，過濾產物用異丙醇洗滌，烘干溫度為80-100℃。

步驟2)中配制的(NH₄)₆Mo₇O₂₄水溶液濃度為0.01-0.1mol/L，混合溶液中(NH₄)₆Mo₇O₂₄、Bi₂(OCH₂CH₂CH₂O)₃、聚乙二醇2000的摩爾比為1:6.9-7.1:0.001-0.01。

步驟2)采用硝酸調節溶液pH至0-3，水熱反應溫度為160-200℃，反應時間為1-24h，反應完成后使溶液自然冷卻至室溫，過濾產物用去離子水、乙醇洗滌，烘干溫度為80-150℃。