[發明專利]一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010585717.2
• 申請日: 2020-06-26
• 公開（公告）號: CN111604090B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 隋吳彬;任衍彪;徐本燕;劉泳;葛鴻飛
• 申請（專利權）人: 棗莊學院
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J23/31;B01J35/02;B01J35/10;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/38
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本發明涉及一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合材料及其制備方法和應用。所述方法包括：將PI溶于去離子水中，分散，攪拌、滴加乙醇，得到溶液a；五水硝酸鉍溶解于稀硝酸中，滴加到溶液a中攪拌后得到溶液b；將二水合鎢酸鈉溶解于去離子水中，滴加到溶液b，攪拌后調節溶液至堿性，得到溶液c；將溶液c轉移到水熱合成釜反應后自然冷卻到室溫，得到所述材料。所述材料光生載流子的遷移效率高、活性位點多，光催化活性和光催化穩定性高,在催化產氫方面具有深遠應用前景。

技術領域

本發明屬于無機環保光催化材料技術領域，涉及鎢酸鉍混晶復合光催化劑方面，具體涉及一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合材料。

背景技術

半導體光催化技術以其高效的特點日益受到人們的重視，用于解決環境污染問題和太陽能轉換。對于高效光催化劑的選擇是半導體光催化技術最重要的一個方面，目前雖然大約有200多種半導體可用于光催化反應，但是較低的量子效率和嚴重的光腐蝕現象影響了大多數光催化劑的應用。因此，如何提高半導體光催化劑光生電子空穴的分離效率以抑制其快速復合是光催化技術所面臨的問題。通常情況，催化劑的晶體結構、顆粒尺寸、形貌、特定暴露晶面和表面修飾(如，貴金屬表面沉積、碳納米管修飾、石墨烯修飾以及半導體復合等)是提高光生電子空穴分離效率的重要途徑，但是，這些方法都是以提高光生電子的傳輸速率為基礎的，然而，通過提高光生空穴的遷移速率以提高光生載流子的分離效率卻被忽視。目前，改變光生空穴的遷移速率有兩種方法，第一，設計具有能帶結構比配的半導體復合體系，在體系吸收光子能量被激發后，可以實現空穴從一種半導體的價帶遷移至另一種半導體的價帶，但是這種形式的遷移會減弱空穴的氧化能力。另一種方法是在半導體光催化劑表面修飾空穴捕獲劑(如RuO₂、NiO、IrO₂等)，這種方法在光解水制氫的反應中是有效的，但是在光催化降解有機物的反應中是否有效還未見報道，因此，這類方法的應用具有一定的局限性。開發一種新型有效的能夠促進光生空穴遷移速率的方法是提高半導體光催化劑光生載流子分離效率的另一個重要途徑。

發明內容

針對現有技術中缺乏以促進光生空穴遷移速率原理為基礎的光催化材料的問題，本發明提供一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合光催化材料，通過提高光生空穴的遷移速率以提高光生載流子的分離效率，提高了材料的光催化活性。

本發明的另一目的是一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合光催化材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種PI修飾鎢酸鉍混晶復合光催化材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將PI(聚酰亞胺)溶于去離子水中，超聲分散后，攪拌、緩慢滴加無水乙醇，得到溶液a；

(2)五水硝酸鉍溶解于稀硝酸中，緩慢滴加到溶液a中攪拌后得到溶液b；

(3)將二水合鎢酸鈉溶解于去離子水中，緩慢滴加到溶液b，攪拌后調節溶液至堿性，得到溶液c；

(4)將溶液c轉移到水熱合成釜反應后自然冷卻到室溫，離心后洗滌沉淀并烘干，得到PI/Bi₂WO₆/Bi_3.84W_0.16O_6.24復合光催化材料。

所述PI通過以下方法得到：將三聚氰胺與均苯四甲酸酐的混合物煅燒獲得。所述三聚氰胺與均苯四甲酸酐的質量比為1:1。煅燒溫度280-380℃，煅燒時間為2-4h，升溫速率為10-15℃/min。所述PI的粒徑為30-100目。

作為優選，所述溶液a中無水乙醇的與去離子水的體積比為2:1。所述PI和五水硝酸鉍的摩爾比為0.01-0.6:1。所述鎢酸鈉和五水硝酸鉍的摩爾比為1:2。

作為優選，所述溶液a中PI的質量濃度為1.0-2.0mg/mL。所述稀硝酸中HNO₃的摩爾濃度為1mol/L。