一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，以及无定形黑色钨酸铋及其用途技术

本发明专利技术涉及一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，以及无定形黑色钨酸铋及其用途。本发明专利技术的无定形黑色钨酸铋的制备方法，包括如下步骤：1）将Bi前驱体、W前驱体和表面活性剂在溶剂中混合并全部溶解，将混合溶液加入至反应釜中进行溶剂热反应，得到白色沉淀；2）将白色沉淀分离后洗涤，干燥；3）将干燥后的白色沉淀经研磨后装入等离子放电装置内，在H2气氛下，进行等离子放电处理，得到无定形黑色钨酸铋。通过本发明专利技术的制备方法，通过溶剂热反应和氢气等离子体放电处理的组合使用，过程易操作，且对环境污染小，可以大规模生产。可以大规模生产。可以大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，以及无定形黑色钨酸铋及其用途


[0001]本专利技术涉及一种无定形黑色钨酸铋的制备方法以及无定形黑色钨酸铋，属于无机材料合成领域。

技术介绍

[0002]世界范围内的清洁水短缺和能源短缺是现代人类社会面临的两个全球性挑战，需要创新方案来解决。地球上大部分的水在海洋中，而且是盐水，而传统的海水脱盐过程需要消耗大量的能量，海水淡化工厂需要消耗大量的电能以及反渗透装置，成本高昂。可以直接被人类使用的淡水除了来自湖泊和河流，大多来自在地下(称为地下水)，这是人类日常生活所必需的供水，然而内陆国家和地区由于没有海洋、湖泊或河流，储备的淡水（包括地表水和地下水）也被人类活动所污染，随着这些国家和地区经济社会发展的滞后，导致了严重的淡水资源短缺危机，因此，如何高效地获取净化水已成为全世界亟待解决的问题。
[0003]最近，太阳能蒸汽发生技术已经被证明是一种稳健、环保且具有成本效益的新方法，可以用于海水脱盐/净化。它利用了丰富可再生的太阳能和大量非纯净水（海水，盐碱水，重金属污水，生活废水等），是生产纯净水资源一种高效节能环保的方式，近年来日益受到关注。
[0004]纳米尺寸光热材料的形态特殊，比表面积高，热传导效率好，因此是光热材料良好的候选者。一些经典的半导体光催化材料，在环境治理以及清洁能源获取方面取得了长足进步。其中，铋系氧化物光催化降解效果尤为显著，具有合适的带隙，能充分吸收紫外和部分可见光下的光子，光催化活性较突出且无毒性。例如，钨酸铋Bi2WO6对紫外的吸收能力较好，光催化性能相对较高，稳定性好。但是Bi2WO6具有禁带宽度大，无法在可见光或者红外光照射下工作的缺点，考虑到实际太阳光谱中，红外光占据了能量的52%，也造成了该类材料不适合去做全太阳光谱响应的光热材料。另外，这种材料颗粒一般比表面积小、易团聚、光生载流子自复合率较高等，因此其在实际应用方面受到了限制。所以需要采用适当的方法增大Bi2WO6材料对可见光谱和红外光谱区间内的的光吸收，增加其光热转换过程比例，提高太阳光谱范围内的光热效率。
[0005]为了增强Bi2WO6材料的光子
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声子相互作用，提高光热转化效率，现有技术主要采用氧空位增强Bi2WO6的电荷分离从而提高材料光响应范围以及光催化性能的方式，但是对于是否能够将吸收的光能转化成热量依然未知，因为光催化的过程是为了实现光生电子和空穴的空间定向分离，用于光催化的化学反应，这一过程使吸收的光能被转化成了化学能；而光热过程正好相反，需要增强载流子与晶格的相互作用，即光电子与声子的相互作用甚至是声子
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声子的耦合作用。

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，以及无定形黑色钨酸铋及其用途，通过在Bi2WO6晶格中引入氢化的无定形结构改变其能带结构，同时增强光生电荷和声子的热相互作用，降低了光生电子和空穴复合几率，最终实现高效的光热转换能力。本专利技术的制备方法操作简单，对环境污染小，是一种快速、可大规模制备的方法。
[0007]用于解决问题的方案本专利技术提供一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，包括如下步骤：1）将Bi前驱体、W前驱体和表面活性剂在溶剂中混合并全部溶解，将混合溶液加入至反应釜中进行溶剂热反应，得到白色沉淀；2）将白色沉淀分离后洗涤，干燥；3）将干燥后的白色沉淀经研磨后装入等离子放电装置内，在H2气氛下，进行等离子放电处理，得到无定形黑色钨酸铋。
[0008]根据本专利技术的制备方法，步骤1)中，Bi前驱体、W前驱体与表面活性剂之间的摩尔比为，以Bi元素和W元素计，Bi：W：表面活性剂=2：1：(0.25
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0.5)。
[0009]根据本专利技术的制备方法，步骤1）中，通过磁力搅拌30
‑
60分钟进行混合。
[0010]根据本专利技术的制备方法，Bi前驱体为Bi(NO3)3•
5H2O，W前驱体为Na2WO4•
2H2O，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0011]根据本专利技术的制备方法，所述溶剂热反应的反应温度为110
‑
150℃，反应时间为16
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24小时。
[0012]根据本专利技术的制备方法，步骤2）中，采用离心分离的方式分离白色沉淀，离心速度为8000rpm以上，离心时间为2分钟以上。
[0013]根据本专利技术的制备方法，步骤3）中，将干燥后的白色沉淀经研磨后装入等离子放电装置后，将放电装置的腔体抽真空至真空度50mTorr以下，之后通入H2气氛，通入H2的流速为100sccm
‑
300sccm，放电处理时氢气的最终分压范围10Torr～25Torr。
[0014]根据本专利技术的制备方法，步骤3）中，放电处理的放电功率为300W
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500W，放电时间为2
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4小时。
[0015]本专利技术还提供一种根据本专利技术所述的制备方法制备得到的无定形黑色钨酸铋，所述无定形黑色钨酸铋具有第I纳米片结构和第II纳米片结构，所述第II纳米片结构的尺寸小于第I纳米片结构，且分布于第I纳米片结构之间。
[0016]本专利技术还提供一种根据本专利技术所述的制备方法制备得到的无定形黑色钨酸铋在海水淡化中的用途。
[0017]专利技术的效果通过本专利技术的制备方法，通过溶剂热反应和氢气等离子体放电处理的组合使用，过程易操作，且对环境污染小，可以大规模生产。通过本专利技术的制备方法所得的无定形黑色Bi2WO6对全太阳光的吸收能力强，相比于氧空位缺陷型的黑色Bi2WO6，可以更有效地将吸收的光能转化为热量，可以用于例如使海水的光热蒸发获取清洁水等领域。
附图说明
[0018]图1是实施例1、对比例1、对比例2的颜色观察测试图；
图2是实施例1、对比例1、对比例2的扫描电子显微镜(SEM)测试图；图3是实施例1、对比例1、对比例2的X射线粉末衍射（XRD）测试图；图4是实施例1、对比例1、对比例2的吸光度测试图；图5是实施例1的核磁共振测试图；图6是实施例1、对比例1、对比例2的光热转换效率测试图；图7是实施例1、对比例1、对比例2的热成像测试图；图8是实施例1的金属离子浓度测试图；图9是实施例2的扫描电子显微镜(SEM)测试图；图10是实施例2的金属离子浓度测试图。
具体实施方式
[0019]以下对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术不限定于此。本专利技术不限于以下说明的各构成，在专利技术请求保护的范围内可以进行各种变更，而适当组合不同实施方式、实施例中各自公开的技术手段而得到的实施方式、实施例也包含在本专利技术的技术范围中。另外，本说明书中记载的文献全部作为参考文献在本说明书中进行援引。
[0020]除非另有定义，本专利技术所用的技术和科学术语具有与本专利技术所属
中的普通技术人员所通常理解的相同含义。
[0021]本说明书中，使用“数值A~数值B”或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无定形黑色钨酸铋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将Bi前驱体、W前驱体和表面活性剂在溶剂中混合并全部溶解，将混合溶液加入至反应釜中进行溶剂热反应，得到白色沉淀；2）将白色沉淀分离后洗涤，干燥；3）将干燥后的白色沉淀经研磨后装入等离子放电装置内，在H2气氛下，进行等离子放电处理，得到无定形黑色钨酸铋。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，Bi前驱体、W前驱体与表面活性剂之间的摩尔比为，以Bi元素和W元素计，Bi：W：表面活性剂=2：1：(0.25
‑
0.5)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，通过磁力搅拌30
‑
60分钟进行混合。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，Bi前驱体为Bi(NO3)3•
5H2O，W前驱体为Na2WO4•
2H2O，表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的反应温度为110
‑
150℃，反应时间为16
‑
24小...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱青，罗蔓，靳顺茹，汤乐，陈忻，
申请(专利权)人：苏州机数芯微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：