一种共价有机框架-钨酸铋光催化复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种共价有机框架

【技术实现步骤摘要】
一种共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及光催化剂
，具体涉及一种共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着大量人工合成材料在房屋装修、汽车内饰等领域应用，空气污染特别是甲醛、苯等挥发性有机污染物(VOCs)严重危害人的健康安全。在众多解决室内空气污染的技术中，光催化材料是最有前景的途经之一。因此新型光催化剂的开发与应用在社会经济领域以及环境领域具有重要的应用价值。目前市面上绝大部分的光催化剂还是以锐钛晶型的二氧化钛及其衍生物为主。不掺杂的二氧化钛禁带宽度为3.2eV，激发波长在紫外光波段，在缺乏紫外线的室内效果非常差(禁带宽度小于3.0eV才可以被可见光激发)。Bi2WO6因其禁带宽度为2.6eV，能够有效地对可见光做出响应。但Bi2WO6的光催化性能明显受到可见光吸收效率低及响应范围窄、电荷载流速率慢、电子空穴对复合率高等缺陷的限制而无法大规模得到应用。
[0003]共价有机框架材料(COFs)具有稳定的化学结构、极其优异的可将光捕获能力、合适的禁带宽度、超大的比表面积等优点。对比现有的金属有机骨架化合物(MOFs)的配位键，共价有机框架材料(COFs)的热稳定性和化学稳定性更出色。但共价有机框架材料(COFs)也存在光生电子和空穴对的复合率居高不下导致光催化能力低的缺点。如何将Bi2WO6和共价有机框架材料(COFs)的更好地复合在一起，以获得性能出色的光催化材料值得深入研究。/>
技术实现思路

[0004]为此，本专利技术实施例提供一种共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料及其制备方法。本专利技术通过在表面带正电荷的Bi2WO6上原位生长电负性的共价有机框架材料，共价有机框架材料的π
‑
共轭结构可以改变Bi2WO6光生电子传输路径、增强Bi2WO6对可见光的吸收，提高对可见光的吸收和利用率、抑制Bi2WO6载流子的复合，同时共价有机框架材料的多孔结构可以提供更多的污染物和Bi2WO6接触的表面活性位点，有效提高Bi2WO6的光催化效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，本专利技术提供一种共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)在搅拌条件下，将Na2WO6·
2H2O的水溶液缓慢滴入Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液中，滴完后，搅拌条件下恒温加热反应，反应结束后自然冷却，经后处理得到Bi2WO6粉末；
[0008](2)将Bi2WO6粉末、多醛基芳香化合物、碳酸铯、1,4
‑
二脒基苯溶于二甲亚砜中，在搅拌条件下加热反应，反应结束后自然冷却，经后处理得到共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料。
[0009]进一步地，步骤(1)中，在线速度5
‑
15m/s的搅拌条件下，将Na2WO6·
2H2O的水溶液
以速率0.05
‑
2ml/s滴入Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液中，滴完后，在线速度5
‑
15m/s的搅拌条件下，于120
‑
180℃下恒温反应12
‑
24小时。作为优选，步骤(1)中，在线速度10
‑
15m/s的搅拌条件下，将Na2WO6·
2H2O的水溶液以0.08
‑
1.5ml/s的速率滴入Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液中，滴完后，在线速度10
‑
15m/s的搅拌条件下，于150
‑
180℃下恒温反应12
‑
16小时。
[0010]进一步地，步骤(1)中，所述Bi2(NO3)3·
5H2O与Na2WO6·
2H2O的摩尔比为1
‑
3：1，优选为2：1。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述Na2WO6·
2H2O的水溶液的质量分数为5
‑
20％；所述Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液的质量分数为10
‑
30％，稀硝酸的浓度为0.2
‑
1.5mol/L。作为优选，所述Na2WO6·
2H2O的水溶液的质量分数为8
‑
15％；所述Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液的质量分数为10
‑
20％，稀硝酸的浓度为0.5
‑
1mol/L。
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述多醛基芳香化合物为2，4，6
‑
三(4
‑
醛基)苯、1，4
‑
二(4
‑
醛基苯基)苯、N,N,N
’
,N
’‑
四(4
‑
醛基苯基)
‑
1,4
‑
苯二胺中的任意一种。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所述Bi2WO6、多醛基芳香化合物、碳酸铯、1,4
‑
二脒基苯的摩尔比为(5
‑
15)：1：(2
‑
10)：(1
‑
6)，进一步优选为(5
‑
10)：1：(4
‑
9)：(2
‑
4)，最优选为6：1：(4
‑
9)：(2
‑
4)。
[0014]进一步地，步骤(2)中，将Bi2WO6粉末、多醛基芳香化合物、碳酸铯、1,4
‑
二脒基苯溶于二甲亚砜中，以线速度5
‑
15m/s搅拌30
‑
60分钟后，在相同的搅拌条件下，依次分别在50
‑
70℃加热6
‑
24小时，80
‑
100℃加热6
‑
24小时，110
‑
130℃加热48
‑
96小时，反应结束后自然冷却，经后处理得到共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料。作为优选，步骤(2)中，将Bi2WO6粉末、多醛基芳香化合物、碳酸铯、1,4
‑
二脒基苯溶于二甲亚砜中，在线速度10
‑
15m/s下搅拌30分钟后，在相同的搅拌条件下，依次分别在60℃加热12小时，80℃加热12小时，120℃加热60
‑
86小时。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述后处理的方法包括：过滤、水洗两次、70
‑
90℃真空烘干；步骤(2)中，所述后处理的方法包括：用去离子水、丙酮、四氢呋喃分别洗涤三次，在70
‑
90℃真空下干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在搅拌条件下，将Na2WO6·
2H2O的水溶液缓慢滴入Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液中，滴完后，搅拌条件下恒温加热反应，反应结束后自然冷却，经后处理得到Bi2WO6粉末；(2)将Bi2WO6粉末、多醛基芳香化合物、碳酸铯、1,4
‑
二脒基苯溶于二甲亚砜中，在搅拌条件下加热反应，反应结束后自然冷却，经后处理得到共价有机框架
‑
钨酸铋光催化复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在线速度5
‑
15m/s的搅拌条件下，将Na2WO6·
2H2O的水溶液以速率0.05
‑
2ml/s滴入Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液中，滴完后，在线速度5
‑
15m/s的搅拌条件下，于120
‑
180℃下恒温反应12
‑
24小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Bi2(NO3)3·
5H2O与Na2WO6·
2H2O的摩尔比为1
‑
3：1。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述Na2WO6·
2H2O的水溶液的质量分数为5
‑
20％；所述Bi2(NO3)3·
5H2O的稀硝酸水溶液的质量分数为10
‑
30％，稀硝酸的浓度为0.2
‑
1.5mol/L。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述多醛基芳香化合物为2，4，6
‑
三(4
‑
醛基)苯、1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶金安，费莹，蒋皓，
申请(专利权)人：黄石瀚海新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：