[發(fā)明專利]一種鎢酸鉍的形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控方法及其產(chǎn)物與用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010892748.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112206767A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許琦;葛艷;高佳;朱瑜瑜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J23/31
• 分類號(hào): B01J23/31;B01J35/00;C01G41/00;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/44
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明提供了一種鎢酸鉍的形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控方法及其產(chǎn)物與用途，通過將不同質(zhì)量的聚乙烯吡咯烷酮和硝酸鉍溶解于醇或水中制得溶液，將鎢酸鈉溶解于醇或水中制得溶液；在磁力攪拌的作用下，將鎢酸鈉溶液緩慢滴加到聚乙烯吡咯烷酮和硝酸鉍溶液中，攪拌均勻制得混合溶液；將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜進(jìn)行水熱反應(yīng)，控制溫度160℃~180℃，干燥處理。所得產(chǎn)物鎢酸鉍為5.9~17.9nm粒狀晶體或25.8~50.9nm片狀晶體。將其用于光催化降解揮發(fā)性有機(jī)物，其光催化降解效率顯著高于未加入聚乙烯吡咯烷酮制得的鎢酸鉍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Bi₂WO₆的形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控方法及其產(chǎn)物與用途。

背景技術(shù)

近年來，半導(dǎo)體光催化材料在環(huán)境凈化、污染物處理方面引起了廣泛關(guān)注。半導(dǎo)體材料在被能量大于等于其禁帶寬度的光子激發(fā)下，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的光生電子與光生空穴并遷移到半導(dǎo)體表面，與吸附在半導(dǎo)體表面的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將其氧化降解成CO₂、H₂O等無機(jī)小分子。鎢酸鉍（Bi₂WO₆）是層狀A(yù)urivillius相氧化物半導(dǎo)體，由[WO₆]^2-和[Bi₂O₂]²⁺層交替組成，其禁帶寬度較窄（約2.7eV），易于被激發(fā)，層狀結(jié)構(gòu)可以加速光生電子-空穴的分離，而且光穩(wěn)定性良好、無毒性。鎢酸鉍自身特殊的電子結(jié)構(gòu)和良好的光電特性使其成為極具前景的半導(dǎo)體光催化材料。

Bi₂WO₆的光催化活性受其結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、粒徑等因素影響。Kudo等人采用的高溫固相法制備的Bi₂WO₆，發(fā)現(xiàn)其粒徑很大，材料的催化活性并不理想。為了提高Bi₂WO₆的催化活性，研究人員開發(fā)出了很多其他的制備方法，如水熱法、溶膠-凝膠法、溶劑熱法等，還對(duì)制備過程中表面活性劑進(jìn)行了研究，如十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、檸檬酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。通過制備方法與表面活性劑調(diào)節(jié)Bi₂WO₆的形貌結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)Bi₂WO₆的光催化效率的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供了一種鎢酸鉍的形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控方法及其產(chǎn)物與用途，通過制備方法中的溶劑種類和表面活性劑用量的調(diào)節(jié)制備不同形貌結(jié)構(gòu)的Bi₂WO₆，用于光催化降解VOCs。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種Bi₂WO₆的形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控方法，包括以下步驟：

（1）將PVP和硝酸鉍溶解于醇或水中制得溶液；將鎢酸鈉溶解于醇或水中制得溶液；

（2）在磁力攪拌的作用下，將鎢酸鈉溶液緩慢的滴加到PVP和硝酸鉍溶液中，攪拌均勻制得混合溶液；

（3）將步驟（2）所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯高壓反應(yīng)釜，進(jìn)行水熱反應(yīng)，控制溫度160℃~180℃，反應(yīng)結(jié)束后離心洗滌，所得產(chǎn)物干燥處理。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中PVP的加入量為硝酸鉍質(zhì)量的0%~57.3%。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中溶劑為水時(shí)，PVP的加入量為硝酸鉍質(zhì)量的0%~57.3%；溶劑為醇時(shí)，PVP的加入量為硝酸鉍質(zhì)量的0%~1.3%。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中溶劑為水時(shí)，PVP的加入量為硝酸鉍質(zhì)量的28.7%；溶劑為醇時(shí)，PVP的加入量為硝酸鉍質(zhì)量的1%。

優(yōu)選的，所述步驟（2）中鎢酸鈉溶液的滴加速率為20~30滴/min；混合溶液中的鎢酸鈉與硝酸鉍的摩爾比為1：2。