一种钨酸钴/铋复合声催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种钨酸钴/铋复合声催化剂及其制备方法和应用。将NaPO2H2·

【技术实现步骤摘要】
一种钨酸钴/铋复合声催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合声催化剂制备领域，具体涉及一种钨酸钴/铋复合声催化剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近些年来，抗生素等药物大量排放到水体中，对环境和人类健康构成了严重威胁。因此迫切需要开发出安全有效的净化方法。高级氧化工艺(AOPs)因其高性能、高效降低毒性、非选择性和提高生物可降解性等优点，作为最有效的有机物降解策略受到了研究人员的广泛关注。
[0003]半导体声催化技术是一种极具发展前景的可再生环保技术，其在降解废水中有机或无机污染物以及净化空气中有害气体方面具有潜在应用。钨酸钴(CoWO4)由于其无毒、高稳定性和优良的声催化性能，是最有前途的声催化材料之一。然而，利用单一的CoWO4半导体存在光生电荷易复合的现象，在传统声催化工艺的应用中受到了限制。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种钨酸钴/铋复合声催化剂的制备方法，通过将铋包裹在钨酸钴表面，提高了电子空穴分离效率，从而提高其声催化活性。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：一种钨酸钴/铋复合声催化剂，制备方法包括如下步骤：
[0006]1)将NaPO2H2·
H2O溶于去离子水中，磁力搅拌20min后，加入C4H4O6和NaOH，继续磁力搅拌30min后，加入CoWO4，超声处理，得A溶液；
[0007]2)将Bi(NO3)3·
5H2O溶于HNO3中，磁力搅拌，得B溶液；
[0008]3)将B溶液逐滴加入到A溶液中，磁力搅拌，所得混合物放入烘箱中，进行水热合成反应，抽滤，所得产物用去离子水清洗，烘干，得钨酸钴/铋复合声催化剂。
[0009]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，按摩尔比，NaPO2H2·
H2O:Bi(NO3)3·
5H2O＝100:3。
[0010]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，按摩尔比，CoWO4:Bi(NO3)3·
5H2O＝4:5
‑
40。
[0011]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，步骤1)中，超声处理时间为30min。
[0012]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，步骤2)中，磁力搅拌时间为20min。
[0013]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，步骤3)中，磁力搅拌时间为15min。
[0014]进一步的，上述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，步骤3)中，水热合成反应是，于60℃下反应6h。
[0015]本专利技术提供的钨酸钴/铋复合声催化剂在催化降解有机污染物中的应用。
[0016]进一步的，方法如下：向含有有机污染物的溶液中加入钨酸钴/铋复合声催化剂，超声催化；钨酸钴/铋复合声催化剂的加入量为1g/L，所述有机污染物的浓度为20mg/L。
[0017]进一步的，所述有机污染物是四环素。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术用一种简单环保的方法将Bi纳米粒子沉积在CoWO4表面，所制备的复合声催化剂降低了电子空穴对的传输距离，提高了电子空穴对的分离效率，具有良好的声催化活性，能够应用到降解有机物等领域。
[0020]2、半金属铋(Bi)具有有效质量小、载流子密度低、带隙能小等优点，本专利技术通过将铋包裹在钨酸钴表面形成包裹结构制备了钨酸钴/铋复合声催化剂。与单组分光催化剂相比，钨酸钴/铋复合材料表现出更高的声催化活性，这是由于其提高了电子空穴分离效率，并增强了Bi粒子表面等离子体共振(SPR)效应引起的吸收。
[0021]3、本专利技术成本低，操作简单，易于控制，环境友好，并且重复性好。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的CoWO4和CoWO4/Bi复合声催化剂的XRD衍射图谱。
[0023]图2为实施例1制备的CoWO4(a)和CoWO4/Bi(b)复合声催化剂的扫描电镜照片。
[0024]图3为实施例1制备的CoWO4和CoWO4/Bi复合声催化剂的XPS图谱。
[0025]图4为不同复合比制备的CoWO4/Bi复合声催化剂对催化超声降解四环素溶液效果影响图。
具体实施方式
[0026]实施例1钨酸钴/铋复合声催化剂(一)制备方法如下：
[0027]1)CoWO4的制备：将1.4551g Co(NO3)2·
6H2O和1.6493g Na2WO4·
2H2O分别溶于装有30mL去离子水的100mL锥形瓶中；将二者混合，混合物磁力搅拌30min；再超声反应30min后倒入聚四氟乙烯反应釜中，放入鼓风干燥箱中180℃反应24h；反应结束后抽滤，在80℃条件下烘干2h，用玛瑙研钵研成细粉，得到CoWO4粉末。
[0028]2)量取10.5993g NaPO2H2·
H2O溶解于装有50mL去离子水的锥形瓶中，磁力搅拌20min后，加入0.45027g C4H4O6和0.08g NaOH，磁力搅拌30min后，分别加入0.375g、0.75g、1.5g、3g CoWO4，超声30min，分别得到不同CoWO4加入量的A溶液。
[0029]3)量取1.2127g Bi(NO3)3·
5H2O溶解于5mL HNO3中，磁力搅拌20min后，得B溶液。
[0030]4)将B溶液逐滴加入到A溶液中，磁力搅拌15min，置于60℃烘箱中进行水热合成反应6h，抽滤，洗涤，烘干，分别得CoWO4与Bi(NO3)3·
5H2O不同摩尔比的钨酸钴/铋复合材料CoWO4/Bi(摩尔比为4:5、4:10、4:20、4:40)。
[0031](二)钨酸钴/铋复合声催化剂的表征分析
[0032]图1为合成的CoWO4和CoWO4/Bi样品的XRD谱图。在CoWO4的XRD谱图中，没有发现其他杂质对应的衍射峰，说明成功合成了单斜晶结构的单相CoWO4。CoWO4/Bi的XRD谱图不仅包含单斜晶型CoWO4的特征衍射峰，还包含菱形晶型Bi的特征衍射峰，表明Bi已成功沉积在CoWO4表面。
[0033]图2为实施例1制备的CoWO4(a)和CoWO4/Bi(b)复合声催化剂的扫描电镜照片。如图2所示，获得的CoWO4/Bi复合材料形状规则，表面光滑，大量的球状结晶结构堆积在一起。
[0034]图3为合成的CoWO4和CoWO4/Bi样品的XPS谱图。在CoWO4样品的XPS光谱中，出现W 4f、O 1s和Co 2p的波段。在CoWO4/Bi样品的XPS光谱中，Bi 4f的波段也明显出现。这也暗示了CoWO4和CoWO4/Bi的成功合成。
[0035]实施例2CoWO4/Bi复合声催化剂对催化超声降解四环素溶液效果影响
[0036]方法：分别称取CoWO4与Bi(NO3)3·
5H2O不同摩尔比的钨酸钴/铋复合材料CoWO4/Bi各20mg，加入20mL浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钨酸钴/铋复合声催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)将NaPO2H2·
H2O溶于去离子水中，磁力搅拌20min后，加入C4H4O6和NaOH，继续磁力搅拌30min后，加入CoWO4，超声处理，得A溶液；2)将Bi(NO3)3·
5H2O溶于HNO3中，磁力搅拌，得B溶液；3)将B溶液逐滴加入到A溶液中，磁力搅拌，所得混合物放入烘箱中，进行水热合成反应，抽滤，所得产物用去离子水清洗，烘干，得钨酸钴/铋复合声催化剂。2.根据权利要求1所述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，其特征在于，按摩尔比，NaPO2H2·
H2O:Bi(NO3)3·
5H2O＝100:3。3.根据权利要求1所述的一种钨酸钴/铋复合声催化剂，其特征在于，按摩尔比，CoWO4:Bi(NO3)3·
5H2O＝4:5
‑
40。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思幻，徐亮，刘妮萍，吴学签，王新，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：