一种聚苯胺‑钼酸铋异质结光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及光催化材料技术领域，公开了一种聚苯胺‑钼酸铋异质结光催化剂及其制备方法与应用。所述方法为：(1)将铋源的乙二醇溶液和钼酸盐的乙二醇溶液混合均匀，然后缓慢加入无水乙醇，搅拌混匀，置于反应釜中进行溶剂热反应，离心，洗涤，干燥，得到Bi

A polyaniline bismuth molybdate withheterostructures photocatalyst and preparation method and application thereof

The present invention relates to the technical field of photocatalytic materials, discloses a polyaniline bismuth molybdate withheterostructures photocatalyst and preparation method and application thereof. The method is as follows: (1) the mixed source of ethylene glycol solution and bismuth molybdate glycol solution evenly, and then slowly adding anhydrous alcohol, mixing, into the reactor through the solvothermal reaction, centrifugation, washing, drying, Bi

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺-钼酸铋异质结光催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于光催化材料
，涉及了一种可见光响应聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)异质结光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，随着能源危机和环境污染日益突出，光催化技术作为一种新型的水处理技术，在析氢和降解污染物中的研究越来越受到人们的重视。研制和开发高效的具有可见光响应的光催化剂是，提高光催化剂活性、拓展光响应范围是目前光催化领域研究的重要方向。Bi2MoO6是一种典型的的Aurivillius氧化，由[Bi2O2]2+层和MoO42-层交错排列形成的类似三明治形状的层状结构。作为一种可见光响应的光催化剂，Bi2MoO6在降解污染物方面表现出较好的光催化活性，但在实际应用中还是受到了较低的量子产率和可见光吸收利用率的制约。为了进一步提高Bi2MoO6的光催化性能，研究者们已经做了大量的探索工作，包括设计合理的结构特性、掺杂、与其他半导体复合等。其中，与其他半导体复合制备异质结光催化剂是一种能有效的提高光催化活性的方法，因此，Bi2MoO6复合光催化剂的制备和提高其催化活性成为行业中研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决Bi2MoO6为可见光利用率低、光催化活性低等问题，提供一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂及其制备方法。本专利技术的另一目的在于提供可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂在催化降解有机污染物，如罗丹明B等物质中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)溶剂热法制备Bi2MoO6微球：将铋源的乙二醇溶液和钼酸盐的乙二醇溶液混合均匀，然后缓慢加入无水乙醇，搅拌混匀，置于反应釜中进行溶剂热反应，离心，洗涤，干燥，得到Bi2MoO6微球；步骤(1)中所述铋源为Bi(NO3)3·5H2O，步骤(1)中所述钼酸盐为Na2MoO4·2H2O；(2)配置Bi2MoO6-HCl分散溶液：将Bi2MoO6微球超声分散于HCl溶液中，得到Bi2MoO6-HCl分散溶液；(3)制备PANI@Bi2MoO6复合光催化剂：在冰水浴的条件下，将苯胺加入步骤(2)的Bi2MoO6-HCl分散溶液中，混匀，加入引发剂，搅拌反应，洗涤，干燥，得到聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂。步骤(1)中所述铋源的乙二醇溶液中铋源与乙二醇的摩尔体积比为2mmol：(5～10)mL，优选为2mmol：5mL；步骤(1)中所述钼酸盐的乙二醇溶液中钼酸盐与乙二醇的摩尔体积比为1mmol：(5～10)mL，优选为1mmol：5mL；步骤(1)中所述铋源与钼酸盐的摩尔比为2:1；步骤(1)中所述无水乙醇与乙二醇的体积比为20mL：(5～10)mL，优选为2:1；步骤(1)中所述搅拌混匀是指在室温下搅拌20～30min混合均匀，步骤(1)中所述溶剂热反应的条件为140～180℃反应10～16h。步骤(1)中所述洗涤是指用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次；步骤(1)中所述搅拌转速为300～500r/min；步骤(1)中所述干燥是指于60～75℃干燥10～12h。步骤(2)中所述Bi2MoO6微球与HCl溶液的质量体积比为(0.4～0.6)g：50mL，所述HCl溶液的浓度为0.05～0.15mol/L；步骤(2)中所述超声分散是指在频率为20～60kHz的条件下超声分散20～40min。步骤(3)中所述的苯胺与引发剂的体积质量比为(2.5～10)μL：0.025g。步骤(3)中所述引发剂为(NH4)2S2O8(APS)，所述引发剂在使用前需配成水溶液，所述水溶液中引发剂与水的质量体积比为(0.02～0.03)g：10mL。步骤(3)中所述搅拌反应的时间为12～24h。步骤(3)中所述苯胺与Bi2MoO6-HCl分散溶液中Bi2MoO6微球的体积质量比为(2.5～10)μL：0.5g。步骤(3)中所述洗涤是指用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次；步骤(3)中所述干燥方法是指于60～75℃干燥10～12h。一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂，通过以上方法制备得到。上述聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂在催化降解有机污染物，如罗丹明B等物质中的应用。聚苯胺(PANI)作为一种导电聚合物，具有良好的电学、光学以及氧化还原特性一直备受关注。由于聚苯胺具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能，独特的掺杂性能，高的导电率，良好的环境稳定性和原料易得、合成简单等优势。本专利技术将聚苯胺与钼酸铋进行复合，制备PANI@Bi2MoO6异质结光催化剂，提高了光催化剂的活性，促进了光生电子空穴对的快速分离，同时抑制了光生电子的复合，从而提高了光催化剂的利用率。本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术的制备工艺简单、环保，易于较大批量生产；(2)本专利技术制备的PANI@Bi2MoO6异质结光催化剂，能够通过调节PANI负载量使其催化性能达到最优；(3)本专利技术制备的PANI@Bi2MoO6异质结光催化剂对有机污染物特别是罗丹明B具有较好的降解效果，在可见光条件下降解有机染料污染物方面具有很大的开发与应用前景。附图说明图1为实施例3制备的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂的电镜扫描图，a、b放大倍数均为50K倍，a、b为同一催化剂不同部位的SEM图；图2为实施例1～4制备的聚苯胺-钼酸铋(PANI@Bi2MoO6)复合光催化剂及Bi2MoO6在可见光下对罗丹明B的降解曲线图；PANI@Bi2MoO6-2.5～PANI@Bi2MoO6-10分别对应实施例1～4。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)溶剂热法制备Bi2MoO6微球：将2mmolBi(NO3)3·5H2O和1mmolNa2MoO4·2H2O分别溶于5mL的乙二醇中，在磁力搅拌下将两者混合均匀，并缓慢加入20mL的无水乙醇，在室温下以400r/min的转速搅拌30min，倒入50mL的反应釜中，在160℃下反应12h，以4000r/min的速度离心3min，采用无水乙醇和去离子水数次洗涤，在鼓风干燥箱中60℃干燥12h，得到Bi2MoO6微球；(2)配置Bi2MoO6-HCl分散溶液：将0.5g的Bi2MoO6在频率为40kHz的条件下超声30min分散于50mL的0.1mol/L的HCl溶液中，形成均匀的Bi2MoO6-HCl分散溶液；(3)制备PANI@Bi2MoO6复合光催化剂：在冰水浴中，将2.5μL的苯胺加入到步骤(2)的Bi2MoO6-HCl分散溶液中，以400r/min的转速搅拌30min，逐滴加入引发剂的水溶液(0.025g(NH4)2S2O8(APS)溶于10mL去离子水)，继续搅拌12h后，产物经过无水乙醇和去离子水数次洗涤、在鼓风干燥箱中60℃干燥12h后，得到聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂即PANI@Bi2MoO6-2.5异质结光催化剂。实施例2(1)溶剂热法制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光响应的聚苯胺‑钼酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)溶剂热法制备Bi

【技术特征摘要】
1.一种可见光响应的聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)溶剂热法制备Bi2MoO6微球：将铋源的乙二醇溶液和钼酸盐的乙二醇溶液混合均匀，然后缓慢加入无水乙醇，搅拌混匀，置于反应釜中进行溶剂热反应，离心，洗涤，干燥，得到Bi2MoO6微球；(2)配置Bi2MoO6-HCl分散溶液：将Bi2MoO6微球超声分散于HCl溶液中，得到Bi2MoO6-HCl分散溶液；(3)制备复合光催化剂：在冰水浴的条件下，将苯胺加入步骤(2)的Bi2MoO6-HCl分散溶液中，混匀，加入引发剂，搅拌反应，洗涤，干燥，得到聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂。2.根据权利要求1所述可见光响应的聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述铋源为Bi(NO3)3·5H2O；步骤(1)中所述钼酸盐为Na2MoO4·2H2O；步骤(1)中所述铋源与钼酸盐的摩尔比为2:1。3.根据权利要求1所述可见光响应的聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述铋源的乙二醇溶液中铋源与乙二醇的摩尔体积比为2mmol：(5～10)mL；步骤(1)中所述钼酸盐的乙二醇溶液中钼酸盐与乙二醇的摩尔体积比为1mmol：(5～10)mL；步骤(1)中所述无水乙醇与乙二醇的体积比为20mL：(5～10)mL。4.根据权利要求1所述可见光响应的聚苯胺-钼酸铋复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述搅拌混匀是指在室温下搅拌20～30min混合均匀，步骤(1)中所述溶剂热反应的条件为140～180℃反应10～16h。5.根据权利要求1所述可见光响应的聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛晓君，杨佳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44