一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料及其制备方法和应用。本发明专利技术通过两步法，即首先制得大粒径的钨酸亚铁，然后再通过水热合成法合成BiOBr/FeWO4。本发明专利技术从BiOBr/FeWO4的不同复合比例、加入量、四环素溶液的初始浓度和pH值、超声功率等因素来探究对四环素降解效果的影响，综合验证了该技术的可行性，最终合成的BiOBr/FeWO4纳米粒子对四环素溶液降解率可以达到86.54％

【技术实现步骤摘要】
一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料降解有机污染物废水的方法，属于资源与环境


技术介绍

[0002]有机污染物废水因其可生化性差的特点，威胁着我们赖以生存的环境，因此，要寻找一种绿色环保的方法来解决这一问题。而传统的污水处理方法，如物理化学法，生物法等由于造价高，制备方法繁琐，容易产生二次污染等缺点受到极大的限制。超声降解技术作为高级氧化法中的一种，正逐渐取代传统处理方法。同时，FeWO4作为一种新型纳米半导体材料在催化降解领域正发挥着其重要的作用，现如今，最前沿的研究则采用制备金属纳米粒子的复合物方法来提高单一半导体材料的催化性能。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料，与单一FeWO4半导体材料相比较，本专利技术的BiOBr/FeWO4对有机污染物废水的降解效果得到了提升。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料，按摩尔比，BiOBr:FeWO4＝1％～40％。
[0005]一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]1)将FeWO4粉末溶解于蒸馏水中，得FeWO4溶液；将Bi(NO3)3·
5H2O和KBr溶解于乙酸中后，在剧烈搅拌下加入FeWO4溶液，磁力搅拌20min，得混合溶液；
[0007]2)将混合溶液倒入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行水热反应；
[0008]3)产物自然冷却，离心收集沉淀，用蒸馏水与无水乙醇洗涤，干燥，研磨，制得BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料。
[0009]进一步的，上述的制备方法，所述FeWO4粉末的制备方法，包括如下步骤：将柠檬酸钠水溶液和硫酸亚铁铵混合均匀后，加入Na2WO4·
2H2O水溶液，磁力搅拌30min，制得混合液；将混合液倒入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于200℃下水热反应8h；产物自然冷却，离心收集沉淀，用蒸馏水与无水乙醇洗涤，80℃干燥，研磨，制得FeWO4粉末。
[0010]进一步的，上述的制备方法，按摩尔比，柠檬酸钠:硫酸亚铁铵:Na2WO4·
2H2O＝1:1:1。
[0011]进一步的，上述的制备方法，步骤1)中，按摩尔比，FeWO4:Bi(NO3)3·
5H2O:KBr＝1:0.01～0.4:0.01～0.4。
[0012]进一步的，上述的制备方法，步骤2)中，水热反应中，反应温度为120℃，反应时间为6h。
[0013]本专利技术提供的BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料在催化降解有机污染物废水中的应用。
[0014]进一步的，所述有机污染物是四环素。
[0015]进一步的，向含有四环素的废水中加入BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料，超声时间为120min，超声功率200～500W。
[0016]进一步的，所述BiOBr/FeWO4合纳米半导体材料的加入量为0.25～1.25g/L，四环素的初始浓度为15～55mg/L，溶液的初始pH为4.5～8.5。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术将纳米半导体材料与超声技术相结合，用以处理有机污染物废水，可将有机污染物降解为CO2、H2O及其他对环境无害的无机盐，在水污染治理领域有着其重要地位。且该方法工艺简便、易于操作、降解效果好、能耗低。采用两步法制备BiOBr/FeWO4复合物，与单一FeWO4半导体材料相较其对有机污染物废水的降解效果得到了提升，有较好的应用价值。
附图说明
[0019]图1为不同复合比的BiOBr/FeWO4的XRD图。
[0020]图2为摩尔比为15％的BiOBr/FeWO4样品的SEM图。
[0021]图3为BiOBr/FeWO4复合比对催化超声降解四环素的影响。
[0022]图4为摩尔比为15％的BiOBr/FeWO4的加入量对四环素降解率的影响。
[0023]图5为溶液的pH对BiOBr/FeWO4降解四环素的影响。
[0024]图6为四环素的初始浓度对BiOBr/FeWO4催化剂活性及降解量的影响。
[0025]图7为超声功率对四环素降解率的影响。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。
[0027]实施例1 BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料(一)制备方法：
[0028]1、FeWO4粉末的制备
[0029]取20mL 0.5mol/L的柠檬酸钠水溶液和20mL 0.5mol/L的Fe(NH4)2·
(SO4)2·
6H2O水溶液，混合均匀后加入20mL 0.5mol/L的Na2WO4·
2H2O水溶液，磁力搅拌30min，制得混合液。将所得混合液转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入烘箱中，于200℃下水热反应8h。所得产物自然冷却，离心收集沉淀，沉淀用蒸馏水和无水乙醇交替清洗数次后，在80℃干燥箱内烘干，冷却后研磨成粉末，得到FeWO4粉末。
[0030]2、BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料的制备
[0031]将1moL的FeWO4粉末溶解于20mL蒸馏水中，得FeWO4溶液。
[0032]分别取0.01、0.05、0.10、0.15、0.20、0.40moL的Bi(NO3)3·
5H2O和0.01、0.05、0.10、0.15、0.20、0.40moL的KBr置于烧杯中，加入乙酸溶解后，在剧烈搅拌下加入FeWO4溶液，置于磁力搅拌器上磁力搅拌20min，制得混合溶液。
[0033]将混合溶液转入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，放入烘箱中，于120℃下水热反应6h。
[0034]所得产物自然冷却，离心收集沉淀，用蒸馏水与无水乙醇交替清洗数次，在80℃干燥箱内烘干，冷却后研磨成粉末，得到BiOBr与FeWO4摩尔比分别为1％、5％、10％、15％、
20％和40％的不同复合比的BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料。
[0035](二)表征
[0036]图1为不同复合比的BiOBr/FeWO4的XRD图。由图1可见，随着BiOBr/FeWO4配合物的复合比的增多，不同复合比的BiOBr/FeWO4配合物在2θ＝25.16
°
、32.18
°
、46.22
°
、57.09
°
处的衍射峰明显增强，特别处于2θ＝32.18
°
衍射峰能够看出明显区别，同时，FeWO4(JCPDS NO.46
‑
1446)的衍射峰形也与FeWO4、不同复合比的BiOBr/FeWO4峰形吻合，结果表明，BiOBr/FeWO4配合物的合成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料，其特征在于，所述BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料中，按摩尔比，BiOBr:FeWO4＝1％～40％。2.一种BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将FeWO4粉末溶解于蒸馏水中，得FeWO4溶液；将Bi(NO3)3·
5H2O和KBr溶解于乙酸中后，在剧烈搅拌下加入FeWO4溶液，磁力搅拌20min，得混合溶液；2)将混合溶液倒入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行水热反应；3)产物自然冷却，离心收集沉淀，用蒸馏水与无水乙醇洗涤，干燥，研磨，制得BiOBr/FeWO4复合纳米半导体材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述FeWO4粉末的制备方法，包括如下步骤：将柠檬酸钠水溶液和硫酸亚铁铵混合均匀后，加入Na2WO4·
2H2O水溶液，磁力搅拌30min，制得混合液；将混合液倒入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于200℃下水热反应8h；产物自然冷却，离心收集沉淀，用蒸馏水与无水乙醇洗涤，80℃干燥，研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，吴学签，刘妮萍，安会丽，鞠婉婷，路文，王新，刘彬，王晓芳，汪阳，王鹤翔，吴艳梅，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：