一种铋-无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铋

【技术实现步骤摘要】
一种铋
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无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化剂
，尤其涉及一种铋
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无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]NO是无色无臭的气体，但其在空气中极易被氧化为NO2，而当NO2浓度处于1
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4ppm时有恶臭，对人和动物都存在危害。而且NO
x
会导致酸雨和光化学烟雾的形成。因此，高效处理低浓度NO对于保护环境具有至关重要的作用。传统的催化还原法、吸附法等难以用于处理低浓度NO；近年来，半导体光催化技术为去除低浓度NO提供了思路。然而催化剂可见光响应能力不足、催化活性不高仍制约着半导体光催化去除低浓度NO的实际应用。
[0003]贵金属纳米粒子的表面等离子体共振效应在提高光催化剂的光响应能力和催化效率已经展现出了可观的优势，但贵金属价格昂贵；所以，Bi纳米颗粒的等离子体共振效应展现出了更高的经济性；钨酸铋(Bi2WO6)是典型的n型半导体，禁带宽度为2.75eV左右；它是最简单的Aurivillius型氧化物之一，由(Bi2O2)
2+
层和(WO4)2‑
层沿着c轴交替组成；有文献报道在可见光催化下，Bi2WO6是Bi
3+
基氧化物当中光催化性能表现最好的化合物。
[0004]目前已有很多关于Bi2WO6材料的制备及改性，但还存在光催化效果不理想的不足，此仍是制约半导体光催化发展的一个关键因素。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种清除效率高的铋
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无定型钨酸铋光催化剂及其制备方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种铋
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无定型钨酸铋光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将含有钨酸根的乙二醇溶液滴入含有铋离子的乙二醇溶液中并搅拌均匀，得混合溶液；
[0008](2)向混合溶液中加入有机还原剂搅拌均匀后进行保温反应，反应结束后，冷却、洗涤、烘干，得铋
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无定型钨酸铋光催化剂。
[0009]本专利技术通过选用有机还原剂在乙二醇溶液中进行一次还原并配合采用溶剂热法，即可合成铋
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无定型钨酸铋光催化剂，构建的二元体系中，钨酸铋是以无定型的形式存在的，此二元体系展示出了优异的NO去除活性，尤其是对ppb级的NO的去除，其中，在对ppb级NO的去除中，光催化下10分钟时的去除率就可达86％，20分钟时的去除率可达89％，几乎能将体系内的NO全部去除。
[0010]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.15
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1.15)：1。
[0011]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.3
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0.8)：1。
[0012]加入的有机还原剂在乙二醇溶液中与乙二醇共同作用能够温和地还原铋离子为铋单质，在无定型钨酸铋的内部形成丰富的多孔结构，增大材料与NO分子的接触面积，从而提升铋
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无定型钨酸铋二元体系的催化活性，当有机还原剂与铋离子的质量比在(0.15
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1.15)：1范围内时，尤其是当有机还原剂与铋离子的质量比为(0.3
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0.8)：1时，形成的孔结构最有利于光催化去除NO的反应过程，适量的质量比不仅可以避免还原的铋单质沉积过多而降低二元体系的催化效果，还可以避免由于质量比过小而导致被还原的铋单质不足引起的综合催化效果下降。
[0013]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂的碳原子数为2
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6。
[0014]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂包括草酸、乳酸、葡萄糖、抗坏血酸、柠檬酸、酒石酸、富马酸中的任何一种。
[0015]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂为葡萄糖或抗坏血酸。
[0016]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述有机还原剂为葡萄糖。
[0017]选择有机还原剂一方面是因为其能够与乙二醇溶剂配合使用，乙二醇具有一定的粘度，当加入有机还原剂进行搅拌反应时，由于存在的适宜的粘度，能够给有机还原剂充分接触反应的时间，在一定程度上加快还原速度；一方面是由于乙二醇本身也具有微弱的还原能力，相当于整个反应体系是处于被还原环境包围的状态，而乙二醇的粘性能够进一步避免还原生成的铋单质发生不必要的氧化反应；一方面是由于加入的有机还原剂还会与乙二醇经过上述的共同作用使得生成的钨酸铋保持无定型状态而不转化成晶型；一方面有机还原剂在乙二醇存在下也能避免后续保温反应中被碳化；另一方面是由于有机还原剂的还原过程在此反应中较为温和，能够保证在反应体系中形成的铋单质均匀的覆盖在无定型钨酸铋的表面，从而保证催化效果；另外，最终优选葡萄糖作为有机还原剂，是由于葡萄糖的还原性适中，且酸碱性适中，不会对体系产生过酸过碱的环境而导致催化效果下降。
[0018]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述保温反应的温度为120
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180℃，保温反应的时间为3
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30小时。
[0019]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述保温反应的温度为130
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170℃，保温反应的时间为10
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20小时。
[0020]保温反应的温度和时间会对还原生成的铋单质的量产生明显影响，而无定型钨酸铋表面覆盖的铋单质的量会显著影响催化效果，当温度过低、时间过短时，还原生成的铋单质量过少，当温度过高、时间过长时，还原生成的铋单质量过多，而过多、过少的铋单质量都会降低铋
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无定型钨酸铋的催化效果。
[0021]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述含有钨酸根的乙二醇溶液中，钨酸根和乙二醇的质量体积比为1g：(30
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60)mL，所述含有铋离子的乙二醇溶液中铋离子和乙二醇的质量体积比为1g：(30
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60)mL。
[0022]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述滴入的滴加速度为80
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120滴/分钟。
[0023]选择滴加的方式将含钨酸根的乙二醇溶液与含有铋离子的乙二醇溶液混合能够保证无定型钨酸铋动态形成，同时配合一定质量体积比的钨酸根溶液和铋离子溶液，能够使得生成的无定型钨酸铋的粉体粒径较小且均匀，为后续其表面铋单质的附着提供尽可能
大的表面积，进而为后续催化过程提供足够大的催化表面积，提升催化能力。
[0024]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述钨酸根由钨酸盐或钨酸盐水合物提供，所述铋离子由铋盐或铋盐水合物提供。
[0025]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述钨酸根包括由钨酸铵、钨酸钠、二水合钨酸钠提供，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铋
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无定型钨酸铋光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含有钨酸根的乙二醇溶液滴入含有铋离子的乙二醇溶液中并搅拌均匀，得混合溶液；(2)向混合溶液中加入有机还原剂搅拌均匀后进行保温反应，反应结束后，冷却、洗涤、烘干，得铋
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无定型钨酸铋光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.15
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1.15)：1。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机还原剂与铋离子的质量比为(0.3
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0.8)：1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机还原剂的碳原子数为2
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6。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机还原剂包括草酸、乳酸、葡萄糖、抗坏血酸、柠檬酸、酒石酸、富马酸中的任意一种。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传义，李楠，吕海钦，苑明哲，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：