用于深度净化VOCs的Bi5O7I/WO3/Nifoam光催化膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于光催化净化环境污染物领域，具体涉及一种用于深度净化VOCs的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜及其制备方法，分别将WO3和Bi5O7I粉体溶于丙酮碘颗粒溶液，以泡沫镍作为负极材料，先将WO3电沉积到负极泡沫镍上得到WO3/Ni foam，然后将WO3/Ni foam作为负极插入Bi5O7I的丙酮碘颗粒溶液，经电沉积得到光催化薄膜。光催化典型VOCs气态甲苯结果表明，Bi5O7I/WO3/Ni foam对气态甲苯的降解效率最高达95.2％，平均降解速率为1.856mg

【技术实现步骤摘要】
用于深度净化VOCs的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化净化环境污染物领域，具体涉及一种用于深度净化VOCs的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]光催化作为一种新型的环境污染物处理技术，因其能利用太阳能转化为化学能进行降解，反应条件温和，能耗低，整个降解过程清洁安全，被认为是极具潜力的环境污染物净化技术。然而，就大部分光催化材料而言，由于高的光生电子
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空穴复合率和低的电子分离效率，而且对于粉体光催化剂在工业应用上如粉体流失、二次粉尘污染、低回收率等缺陷，极大地阻碍了其在实际应用中的推广。
[0003]近年来，三氧化钨(WO3)由于在可见光下对环境污染物表现出优异的降解性能而备受研究人员关注。WO3是一种常见的可见光催化剂，其禁带宽度约为2.6
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2.8eV，无毒且化学性质稳定，因其价带电位高而表现出较高的氧化能力，能够氧化很多有机污染物。然而，由于其导带位置较低，导致其电子传递效率低从而加剧了材料表面的光生电子空穴的复合，而且其在光激发下的电子和空穴分离效率较低，这些缺点都大大降低了光催化降解有机污染物的效率。

技术实现思路

[0004]为了解决WO3电子传递速率低，光生电子和空穴分离效率差，粉体在工业应用上易流失、回收率低，难以实现高效降解有机污染物的问题，本专利技术利用Bi5O7I与WO3复合提高分离效率的同时，用泡沫镍做为电子传输载体，在提高分离效率的同时将粉体光催化剂制备成膜材料，并提供一种深度高效降解VOCs的可见光催化膜材料Bi5O7I/WO3/Ni foam的制备方法。
[0005]一种可见光驱动深度降解VOCs的光催化膜材料Bi5O7I/WO3/Ni foam的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将水合钨酸钠和氯化钠溶于去离子水，常温下磁力搅拌1h，搅拌过程中加入浓盐酸，搅拌结束后，将混合液置于100mL高压反应釜，180℃反应24h，自然冷却至室温，过滤，洗涤，100℃烘干后得到WO3粉体。
[0007]其中，水合钨酸钠和氯化钠的摩尔比为0.26，加入的浓盐酸的量为1mL；
[0008](2)称取五水硝酸铋和聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水，避光磁搅拌0.5h，将饱和碘化钾溶液缓慢滴入混合溶液中至溶液变为红色，继续搅拌0.5h，然后向其中加入氢氧化钠，溶液pH调至10.5，转入高压反应釜在160℃反应3h，自然冷却至室温，离心，洗涤，干燥后得到Bi5O7I粉体；
[0009](3)称取质量为0.08
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0.13g的WO3溶于丙酮溶液，并加入碘颗粒，超声15min后，在18V的电压条件下，将泡沫镍插入WO3的丙酮碘颗粒溶液，电沉积时间为15min，结束后将溶
液再次超声15min，相同条件下将WO3电沉积到泡沫镍的反面，100℃烘干得到WO3负载量分别为70mg、80mg、90mg、100mg、110mg的WO3/Ni foam，其中,加入丙酮的量为40mL，碘的质量为10mg；
[0010](4)称取质量为0.03
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0.07g的Bi5O7I溶于丙酮溶液，并加入碘颗粒，超声15min后，在16V的电压条件下，将WO3/Ni foam插入Bi5O7I的丙酮碘颗粒溶液，电沉积15min，结束后将溶液再次超声15min，相同条件下将Bi5O7I电沉积到镍网的反面，100℃烘干得到WO3和Bi5O7I负载量分别为(70+60mg)、(80+50mg)、(90+40mg)、(100+30mg)、(110+20mg)的Bi5O7I/WO3/Ni foam可见光催化膜材料。
[0011]所述的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜材料用于光催化降解VOCs，应用的方法为：将光催化膜加入反应容器，300W氙灯作为可见光光源，进行光催化，实现对气态甲苯的光催化氧化降解。
[0012]有益效果
[0013]用泡沫镍作为光催化剂载体可以有效提高光生电子的传输速率，Bi5O7I可以提高光生电子空穴分离效率，抑制电子和空穴复合。WO3价带能级高，氧化能力强，有较好的光催化活性，将Bi5O7I与WO3通过电沉积的方式负载到泡沫镍表面，在两者带边电势差的驱动下，体系中的光生载流子分离效率显著提高，光催化降解有机污染物的活性也大大增强。将本专利技术的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜材料应用于光催化典型VOCs气态甲苯净化中，(70+60mg)Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化降解气态甲苯的效率较WO3/Ni foam和Bi5O7I/Ni foam均有显著提高，将WO3、Bi5O7I粉体电沉积在泡沫镍的两面，极大地提高了催化剂的单位负载密度，3cm
ⅹ
3cm
ⅹ
1mm的(70+60mg)Bi5O7I/WO3/Ni foam泡沫镍一次能降解约2000mg/m3的气态甲苯。
[0014]本专利技术为光催化薄膜，在实际应用技术上，作为光催化剂，粉体容易流失引起粉尘等二次污染，在工业上，气体须从光催化剂床层通过，阻力较大，而采用光催化膜的形式作为光催化剂更契合工业应用，不会形成催化剂的流失和二次污染，并且比粉体更容易回收并反复利用，在对污染物的光降解过程中具有良好的稳定性。
[0015]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
附图说明：
[0016]图1为WO3/Ni foam、Bi5O7I/Ni foam、Bi5O7I/WO3/Ni foam的X射线衍射图。
[0017]图2为(a)(d)WO3/Ni foam、(b)(e)Bi5O7I/Ni foam、(c)(f)Bi5O7I
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WO3＝6：7/Ni foam的实物图(上)和扫描电镜(下)。
[0018]图3是WO3/Ni foam、Bi5O7I/Ni foam、Bi5O7I/WO3/Ni foam的紫外可见漫反射光谱。
[0019]图4为WO3/Ni foam、Bi5O7I/Ni foam、Bi5O7I
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WO3＝6：7/Ni foam的荧光光谱。
[0020]图5为WO3/Ni foam、Bi5O7I/Ni foam、Bi5O7I/WO3/Ni foam、Bi5O7I
‑
WO3＝6:7、BiO
1.2
I
0.6
‑
WO3＝6：7/Ni foam的光催化降解气态甲苯的效率的结果。
[0021]图6为Bi5O7I
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WO3＝6：7/Ni foam四次循环光催化降解气态甲苯的效率图。
具体实施方式
[0022]下面结合具体的实施例对本专利技术进行详细的说明。
[0023]实施例1
[0024]按照对比例1的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜，其特征在于，所述光催化膜材料由Bi5O7I、WO3和Ni foam组成，WO3和Bi5O7I在Bi5O7I/WO3/Ni foam上的质量比为7
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11：6
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2。2.如权利要求1所述的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜，其特征在于，所述光催化膜WO3和Bi5O7I在Bi5O7I/WO3/Ni foam上的质量比为7：6。3.一种如权利要求1所述的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：(1)将WO3和Bi5O7I粉体分别溶于丙酮碘颗粒溶液中，超声30min后，备用；(2)将泡沫镍作为负极材料，插入WO3的丙酮碘颗粒溶液，进行电沉积，将WO3负载到负极泡沫镍上，烘干得到WO3/Ni foam；(3)将WO3/Ni foam作为负极材料，插入Bi5O7I的丙酮碘颗粒溶液，进行电沉积，将Bi5O7I负载到WO3/Ni foam上，烘干后得到异质光催化膜Bi5O7I/WO3/Ni foam。4.如权利要求3所述的Bi5O7I/WO3/Ni foam光催化膜的制备方法，其特征在于，所述WO3粉体和Bi5O7I粉体在丙酮中的浓度分别为2
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3.25mg/mL、0.75
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1.75mg/mL。5.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑智钱，王少莽，关媛，李忠玉，沈娟，刘瑞，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：