一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法技术

技术编号:17287212 阅读:718 留言:0更新日期:2018-02-17 20:31
本发明专利技术属于Bi2WO6纳米材料制备技术及其光催化分解水领域,特别是一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法,其中,本发明专利技术的一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂为Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂;本发明专利技术的一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法是:采用水作为反应溶剂,以Bi2WO6作为反应前驱体,加入Co(NO3)2、NH4F和CO(NH2)2作为反应试剂,采取溶剂热反应后,将反应产物洗涤、烘干,最终得到Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂。本发明专利技术Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法包括以下步骤:⑴Bi2WO6光催化剂的制备;⑵Co(CO3)0.5(OH)光催化剂的制备;⑶Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备。本发明专利技术制备的Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂具有产品的质量好、产量高、成本低、易控制、均匀性高、重复性好的特点,并具有优异的光催化分解水的性能。

A Bi2WO6/Co (CO3) 0.5 (OH) composite photocatalyst and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法
本专利技术属于Bi2WO6纳米材料制备技术及其光催化分解水领域,特别是一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
钨酸铋(Bi2WO6)是一种结构简单的Aurivillius型氧化物,相对于TiO2,其禁带宽度较窄(约2.7eV左右),能够被可见光所激发进行光解水以及光降解有机污染物反应。此外,Bi2WO6化学稳定性和光学稳定性同样优异,并且无毒无污染等优点使其成为可见光光催化研究领域的热门材料。然而,纯的Bi2WO6的可见光光响应范围较窄,且光生电子-空穴复合率高导致其光催化性能降低。如何有效抑制Bi2WO6光生电子-空穴复合,改善光生载流子的分离效率,提高Bi2WO6的催化活性,是Bi2WO6作为光催化剂的研究重点。为了克服上述缺点,研究者尝试了多种改性手段,例如:贵金属的表面沉积、金属离子以及非金属离子的掺杂、石墨烯的修饰、半导体的复合等,这些是提高光生电子-空穴分离的重要途径。在这些方法中半导体材料的复合是目前运用最广泛的,具有合适的价带与导带位置的半导体通过复合,由于能带等性质的不同会造成空间电势差,这种空间电势差的存在有利于光生电子-空穴的分离,提高了光催化的利用率。因此,半导体复合成为提高光催化活性的理想方法,对于提高光催化制氧效率具有重要的意义。专利CN104607178A公开发表了一种钨酸铋-二氧化钛异质结复合光催化材料的制备方法,且制备的复合物比钨酸铋和二氧化钛在可见光下的催化活性都有显著提高。《材料快报》(2017年188卷99页)报道了二硫化钼和钨酸铋的复合,提高了钨酸铋在可见光条件下降解罗丹明B的效率以及增强了钨酸铋的稳定性。《应用催化B:环境》(2012年111卷326页)报道了钨酸铋与氧化银的复合,二者通过复合之后促进光生电子-空穴的分离,进而提高了钨酸铋的光催化性能。因此,对光催化剂进行有效的半导体复合,成为现在提高光催化性能的一条重要研究方向。碱式碳酸钴在电极材料,催化剂,陶瓷工业等领域具有重要应用。专利CN105185606A公开报道了碱式碳酸钴-掺氮石墨烯复合电极材料的制备方法,用简单的水热法降低了成本,同时保证了电极材料的电化学性能。《微纳快报》报道了碱式碳酸钴纳米针列,在碱性条件下做电催化析氧性能。碱式碳酸钴由于自身结构的原因,能够提供更为丰富的氧化反应基团,同时它具备很强的亲水性,这些特点都有利于它参与催化反应。目前,关于该化合物用作光催化制氧性能的研究尚未见到报道。本专利专利技术是一种钨酸铋与碱式碳酸钴复合光催化剂及其制备方法,所获得的复合材料由于二者的协同效应,使光催化制氧的性能和稳定性显著提高。且制备Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂能够同时实现低成本、易控制、重复性好并且有效用于光解水制氧的方法还没有报道。
技术实现思路
本专利技术针对单一组份的Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)可见光催化活性不高和光生载流子分离难的问题,提供了一种合成过程简单,低成本、易控制、重复性好的一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法。本专利技术的技术方案是通过如下方式实现的:一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,该复合光催化剂为Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,其中Co(CO3)0.5(OH)的质量比范围可为0~52.0%。一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法,采用水作为反应溶剂,以Bi2WO6作为反应前驱体,加入硝酸钴(Co(NO3)2)、氟化铵(NH4F)和尿素(CO(NH2)2)作为反应试剂,采取溶剂热反应后,将反应产物洗涤,烘干,最终得到Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂。在所述的一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法中,该Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法包括以下步骤:⑴Bi2WO6光催化剂的制备采用过渡金属无机盐取硝酸铋(Bi(NO3)3)和钨酸钠(Na2WO4)作为反应试剂,采用水为溶剂,其中Bi3+和WO42-的浓度比为2:1,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟,用去离子水和无水乙醇洗涤离心,干燥沉淀物,接着将上述得到的沉淀物溶于水中,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟后,将混合液放入反应釜中,经140~160℃,16~20个小时,待自然冷却至室温后打开反应釜,用去离子水和无水乙醇洗涤离心,干燥沉淀物,即得到Bi2WO6催化剂;⑵Co(CO3)0.5(OH)光催化剂的制备采用无机盐硝酸钴(Co(NO3)2)、氟化铵(NH4F)和尿素(CO(NH2)2)作为反应试剂,采用水为溶剂,分别配成Co(NO3)2摩尔浓度为0.01~0.015M,NH4F摩尔浓度为0.01~0.02M和CO(NH2)2摩尔浓度0~0.05M之间,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟,将混合液放入反应釜中,经100~120℃,8~12个小时,待自然冷却至室温后打开反应釜,用去离子水和无水乙醇洗涤离心,干燥沉淀物,即得到Co(CO3)0.5(OH)催化剂;⑶Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备采用无机盐硝酸钴(Co(NO3)2)、氟化铵(NH4F)和尿素(CO(NH2)2)作为反应试剂,采用水为溶剂,分别配成Co(NO3)2摩尔浓度为0.01~0.015M,NH4F摩尔浓度为0.01~0.02M和CO(NH2)2摩尔浓度0~0.05M之间,将上述步骤⑴得到不同质量的Bi2WO6纳米片加入其中,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟后,将混合液放入反应釜中,经100~120℃,8~12个小时,待自然冷却至室温后打开反应釜,用去离子水和无水乙醇洗涤离心,干燥沉淀物,即得到Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂。本专利技术制备的Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂具有产品的质量好、产量高、成本低、易控制、均匀性高、重复性好的特点,并具有优异的光催化分解水的性能。附图说明图1是荷兰飞利浦公司PW3040/60型X-射线衍射仪所测的实例1、2、3、4、5、6中所制备的光催化剂的X-射线衍射图,其中,BWO代表实例1中所制备的Bi2WO6纳米片的X-射线衍射图,CCO代表实例2中所制备的Co(CO3)0.5(OH)纳米针列的X-射线衍射图,BWO/CCO-21%、BWO/CCO-27%、BWO/CCO-35%、BWO/CCO-52%分别代表实例3、4、5、6所制备的Bi2WO6-Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O复合材料的X-射线衍射图,其中:横坐标X是衍射角度(2θ),纵坐标Y是相对衍射强度。图2是日本日立公司S-4800型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观测实施例1中制备的钨酸铋纳米片形貌图。图3是日本日立公司S-4800型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观测实施例2中制备的碱式碳酸钴形貌图。图4是日本日立公司S-4800型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观测实施例本文档来自技高网
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一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂及其制备方法

【技术保护点】
一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,其特征在于该复合光催化剂为Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,其中Co(CO3)0.5(OH)的质量比范围可为0~52.0%。

【技术特征摘要】
1.一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,其特征在于该复合光催化剂为Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂,其中Co(CO3)0.5(OH)的质量比范围可为0~52.0%。2.一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法,其特征在于采用水作为反应溶剂,以Bi2WO6作为反应前驱体,加入硝酸钴(Co(NO3)2)、氟化铵(NH4F)和尿素(CO(NH2)2)作为反应试剂,采取溶剂热反应后,将反应产物洗涤,烘干,最终得到Bi2WO6和Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂。3.根据权利要求2所述的一种Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法,其特征在于该Bi2WO6/Co(CO3)0.5(OH)复合光催化剂的制备方法包括以下步骤:⑴Bi2WO6光催化剂的制备采用过渡金属无机盐取硝酸铋(Bi(NO3)3)和钨酸钠(Na2WO4)作为反应试剂,采用水为溶剂,其中Bi3+和WO42-的浓度比为2:1,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟,用去离子水和无水乙醇洗涤离心,干燥沉淀物,接着将上述得到的沉淀物溶于水中,经超声分散形成均质溶液,然后搅拌10~20分钟后,将混合液放入反应釜中,经140~160℃,16~20个小时,待自然冷却至室温后打开反应釜,用去离子水和无水乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡勇何斌沈峻岭
申请(专利权)人:浙江师范大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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