一种3D花状Bi制造技术

本发明专利技术公开一种3D花状Bi

【技术实现步骤摘要】
一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化剂领域，特别涉及一种具有3D花状结构的Bi2WO6@CoO异质结光催化剂及其制备方法和在光催化氧化四环素及还原Cr(VI)中的应用。
技术介绍
近年来，抗生素被广泛应用在医疗及畜牧业等领域，由于人或动物往往不能完全将其代谢吸收，导致了大量抗生素以其原态进入环境水体，造成水体的污染，它不仅会对水生生物造成危害，也会因食物链而威胁着人类的生存健康。四环素类抗生素是一类广谱抗生素，应用最为广泛。然而，抗生素的滥用也造成了生物体的耐药性，且含抗生素的水体对水生生物及人体有一定的毒害作用，因此，探寻一种净化水中四环素类抗生素的高效方法是十分必要的。重金属污染对人体健康和环境也造成了严重的威胁。铬，作为一种典型的重金属，是常见的重金属污染物。其中，Cr(VI)是一种致癌物、诱变物和致畸物，然而，Cr(III)毒性较低，是人体必需的微量元素。因此，将废水中的高毒性的Cr(VI)还原为低毒的Cr(III)是一种高效的含铬废水处理技术。可见光驱动的半导体催化技术，是十分有前景的水处理技术，它利用占太阳光46％的可见光作为光源，具有高效、环保及可持续等优点，且因成本低、操作简单、氧化性强等特点，引起了人们的关注。但是，由于宽带隙半导体材料很难利用太阳光中的可见光部分，且单一半导体材料的光生载流子极容易复合等缺陷，限制了光催化技术的应用。因此，构建具有可见光响应且高电荷分离效率的半导体异质结催化剂是该技术的关键。专利
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术设计并构建了3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，并用于光催化氧化四环素及还原Cr(VI)。本专利技术采用的技术方案是：一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，是将半导体CoO纳米粒子负载到Bi2WO6上制成，其中，按重量百分比，CoO纳米粒子为1～7％。一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将Bi2WO6加入到含有Co(CH3COO)2·4H2O的甲醇溶液中，10～30℃下搅拌60～120min，所得混合物在30～80℃下蒸发甲醇后，将所得产物烘干，然后在N2气氛下，于400～450℃下煅烧1-2h，得3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂。进一步的，上述的制备方法，所述Bi2WO6的制备方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)3·5H2O溶解于醋酸水溶液中，于室温下搅拌30min，得溶液A；将Na2WO4·2H2O溶解于水中，得溶液B；将溶液A滴加到溶液B中，混合均匀后，转移至反应釜中，180℃下水热反应16h，所得产物经洗涤、干燥，得Bi2WO6。进一步的，上述的制备方法，按摩尔比，Bi(NO3)3·5H2O:Na2WO4·2H2O＝2:1。本专利技术提供的3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂在光催化降解四环素中的应用。进一步的，方法如下：在可见光照射下，于含有四环素的废水中加入3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，进行光催化降解。本专利技术提供的3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂在光催化还原Cr(VI)中的应用。进一步的，方法如下：在可见光照射下，于含有Cr(VI)的废水中加入3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，进行光催化还原。本专利技术的有益效果是：Bi2WO6是一种n型半导体，具有合适的带隙值、能带位置和良好的稳定性，本专利技术成功将p型半导体CoO纳米粒子负载到三维花状Bi2WO6上，形成稳定的p-n异质结，可以有效抑制光生电子-空穴对的复合，提高光催化效率。本专利技术设计并构建的三维分级花状Bi2WO6@CoO异质结。由二维纳米片自组装的三维花状结构，不仅有利于目标物在其开放孔道内的快速传导，而且利于入射光在材料表面和内部的多次反射和散射，从而提高了对可见光的利用率。在可见光辐射下，相比于单独Bi2WO6和CoO，构建的Bi2WO6@CoO异质结展示了增强的催化活性。并且，异质结不但可以高效地催化氧化四环素(TC)，也能够催化还原Cr(VI)，是一个高效的双功能催化剂。附图说明图1是实施例2制备的Bi2WO6、CoO和3％BWC的XRD图谱。图2是实施例2制备的Bi2WO6(a)和3％BWC(b)的SEM图。图3是不同催化剂对TC的催化氧化效果。图4是不同催化剂对TC的催化动力学。图5是3％BWC复合材料催化还原Cr(VI)的效果。具体实施方式实施例1Bi2WO6@CoO异质结(1％BWC)的制备，包括如下步骤：1、Bi2WO6的制备将4mmolBi(NO3)3·5H2O溶解在20mL醋酸水溶液(按体积比，醋酸:水＝3:5)中，25℃下搅拌30min，得溶液A。将2mmolNa2WO4·2H2O溶解在10mL水中，得溶液B。将溶液A滴加入溶液B中，混合均匀后，将混合液转移至反应釜中，于180℃下水热反应16h，所得产物经洗涤、干燥，得Bi2WO6。2、Bi2WO6@CoO异质结(1％BWC)的制备将0.5g的Bi2WO6加入到40mL含有0.02gCo(CH3COO)2·4H2O的甲醇溶液中，25℃下搅拌120min，所得混合物在80℃下蒸发甲醇后，将所得产物烘干，然后在N2气氛下，于400℃煅烧1h，得按重量百分比，CoO负载量为1％的3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，记为1％BWC。实施例2(一)Bi2WO6@CoO异质结(3％BWC)的制备，包括如下步骤：1、Bi2WO6纳米片的制备：同实施例1。2、Bi2WO6@CoO异质结(3％BWC)的制备将0.5g的Bi2WO6加入到40mL含有0.05gCo(CH3COO)2·4H2O的甲醇溶液中，25℃下搅拌120min，所得混合物在80℃下蒸发甲醇后，将所得产物烘干，然后在N2气氛下，于400℃煅烧1h，得按重量百分比，CoO负载量为3％的3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，记为3％BWC。3、对比例——CoO的制备将Co(CH3COO)2·4H2O在N2气氛下，直接于400℃煅烧1h，得CoO。(二)检测1、图1是Bi2WO6、CoO和3％BWC的XRD图谱。由图1可见，制得的纯Bi2WO6在28.31°，32.68°，47.15°，55.82°，58.54°，69.04°，76.07°和78.01°分别对应了Bi2WO6(JCPDSNo:65-2902)的(131)，(060)，(202)，(133)，(262)，(400)，(333)和(451)晶面，证明了Bi2WO6的成功合成。纯的CoO在36.52°，42.42°，61.56°和73.61°峰分别对应了CoO(JCPDSNo:65-2902)的(111)，(200)，(220)和(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D花状Bi

【技术特征摘要】
1.一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂，其特征在于，所述Bi2WO6@CoO异质结光催化剂是将半导体CoO纳米粒子负载到Bi2WO6上制成，其中，按重量百分比，CoO纳米粒子为1～7％。


2.一种3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将Bi2WO6加入到含有Co(CH3COO)2·4H2O的甲醇溶液中，10～30℃下搅拌60～120min，所得混合物在30～80℃下蒸发甲醇后，将所得产物烘干，然后在N2气氛下，于400～450℃下煅烧1-2h，得3D花状Bi2WO6@CoO异质结光催化剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Bi2WO6的制备方法，包括如下步骤：将Bi(NO3)3·5H2O溶解于醋酸水溶液中，于室温下搅拌30min，得溶液A；将Na2WO4·2H2O溶解于水中，得溶液B；将溶液A滴加到溶液B中，混合均匀后，转移至反应釜中，180℃下水热反应16h，所得产物经洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪岩，张蕾，刘安琪，刘婷婷，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21