【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化材料，尤其涉及一种钨钼酸铋固溶体光催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、挥发性有机化合物(volatile organic compounds，vocs)，如苯、甲苯、甲醛和乙醛等是常见的空气污染物，其主要来源于工业生产和建筑装饰材料。由于vocs具有强烈的毒性和致癌性，对人类的生活和居住环境造成了严重的危害。近几十年来，如何消除vocs引起了人们的广泛关注，相关人员采用物理吸附、化学吸收和催化燃烧等多种技术来消除vocs。然而，传统技术对vocs的去除效率较低。因此，迫切需要开发更高效、更具成本效益且对环境友好的vocs消除技术。
2、光催化是一种绿色且低能耗的工艺，具有广阔的应用前景，在低温、低压和空气的条件下，可以通过光催化技术实现各种有机反应，最终将污染物转化为水和二氧化碳。光催化氧化反应的原理是利用光来激发半导体，其产生的电子和空穴以及其他活性氧可参加氧化-还原反应。
3、近年来，二维(2d)纳米片自组装成的花状微球半导体材料被广泛应用于光催化领域，如光催化固定n2、有机合成、分解水、还原co2和降解污染物等。与二维纳米片相比，三维花状微球材料具有更大的比表面积，可以为催化反应提供更多的活性位点。在众多对可见光响应的金属氧化物半导体材料中，钼酸铋(bi2moo6)和钨酸铋(bi2wo6)属于层状钙钛矿的aurivillius族，通式为bi2an-1bno3n+3，具有优异的光催化降解性能。bi2wo6作为一种可见光光催化剂可用于污染物降解，然而，由于其光生载流子复合率较高，带隙较
4、常见的制备bi2wxmo1-xo6固溶体光催化剂的方法有水热法、固相烧结法、室温沉淀法和离子交换法和微波水热法等，现有的制备工艺流程较为繁琐，所需原料成本较高，同时需要消耗大量的能量，而且得到的材料晶粒尺寸为厘米级，颗粒尺寸较大，光催化活性较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种钨钼酸铋固溶体光催化剂及其制备方法，以解决现有钨钼酸铋固溶体光催化剂制备方法存在能耗大、耗时长、制备步骤复杂且得到的材料尺寸大、光催化活性差等问题。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种钨钼酸铋固溶体光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
3、将五水合硝酸铋溶解于稀硝酸溶液中，搅拌均匀得到溶液a；
4、将不同摩尔比的二水合钨酸钠和钼酸钠溶解在水中，搅拌均匀得到溶液b；
5、将得到的所述溶液b加入到所述溶液a中，搅拌均匀得到溶液c；
6、向得到的所述溶液c中加入htab，搅拌均匀得到溶液d；
7、将得到的所述溶液d进行水热反应，再冷却至室温，然后取出产物离心洗涤、干燥，即得钨钼酸铋固溶体光催化剂。
8、上述方案中，本专利技术一种钨钼酸铋固溶体光催化剂的制备方法先配置含铋的溶液a，含钨和钼的溶液b，再将溶液a和溶液b混合得到溶液c，将溶液c加入htab进行改性得到溶液d，htab的加入能在材料中引入了表面氧空位，氧空位的存在可以更好的促进光生载流子的分离和迁移，从而提高了其光催化降解气态甲苯的活性，然后将溶液d进行一步水热反应，使2d纳米片原料自组装成的3d花状微球的钨钼酸铋固溶体光催化剂，本专利技术的制备方法仅需将简单的室温搅拌和传统水热法结合即可，其反应时间也较短，实验条件温和，并且能耗较小，所需要的原料成本低廉，所得产品形貌可控，易于实现材料的制备。相对于现有的制备方法，本专利技术的制备方法简单，既不需要多步骤依次进行，也不需要高温和助溶剂的协同作用，较大程度上减小了步骤的繁琐、降低了能耗及原料成本。采用本专利技术的制备方法制备得到的钨钼酸铋固溶体光催化剂具有丰富的表面氧空位，既可以调节其能带结构、提高光吸收性能和增大活性位点，又有利于促进光生载流子的分离，从而提高其光催化降解有机污染物的活性，提升对气态甲苯的降解速度和降解率。
9、进一步地，所述溶液b中，所述二水合钨酸钠和所述钼酸钠的摩尔比为(1-7)：(1-7)，优选为1：(1-7)，更优选为1:3。
10、上述方案中，通过将溶液b中二水合钨酸钠和钼酸钠的摩尔比限定在合理的范围值内，能保证钨钼酸铋固溶体光催化剂中钨和钼比例控制在合理的范围值内，更有利于得到颗粒尺寸较小、分布均匀、性能优异、成本低廉的钨钼酸铋固溶体光催化剂。当溶液b中二水合钨酸钠和钼酸钠的摩尔比过低时，所制备的样品容易形成颗粒尺寸较大、层厚度较厚、比表面积较小的堆叠状纳米片；当溶液b中二水合钨酸钠和钼酸钠的摩尔比过高时，所制备的样品分布不均匀、结晶度较差，纳米颗粒产生明显的团聚现象。
11、进一步地，所述溶液c中，五水合硝酸铋、二水合钨酸钠、钼酸钠和htab的摩尔比为40：(2.5-20)：(2.5-20)：(0.2-20)，优选为40:(2.5-10)：(10-17.5)：(2-10)，更优选为40:5:15：2.74。
12、上述方案中，通过将溶液c中五水合硝酸铋、二水合钨酸钠、钼酸钠和htab的摩尔比控制在合理的范围值内，更有利于得到颗粒尺寸较小、分布均匀、性能优异、成本低廉的钨钼酸铋固溶体光催化剂。
13、进一步地，所述水热反应的温度为150℃～190℃，时间为10-15h；优选地，所述水热反应的温度为170℃，时间为12h。
14、上述方案中，通过将水热反应的温度和时间控制在合理的范围值内，有利于水热反应效率的提升，更有利于得到颗粒尺寸较小、分布均匀、性能优异的钨钼酸铋固溶体光催化剂。
15、进一步地，所述稀硝酸溶液的摩尔浓度为0.05-0.06mol/l，优选为0.057mol/l。
16、上述方案中，通过将稀硝酸溶液的摩尔浓度控制在合理的范围值内，有利于硝酸铋的溶解。
17、进一步地，所述溶液a中五水合硝酸铋的摩尔浓度为0.1-0.15mol/l，优选为0.1143mol/l。
18、上述方案中，通过将溶液a中五水合硝酸铋的摩尔浓度限定在合理的范围值内，更有利于硝酸铋的溶解，从而更有利于后续混合和反应的进行。
19、进一步地，得到所述溶液a、所述溶液b、所述溶液c和所述溶液d的搅拌条件各自独立地至少满足以下特征(1)-(3)中的一种：
20、(1)搅拌时间为0.5-1.5h，优选为1h；
21、(2)搅拌温度为室温；
22、(3)搅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钨钼酸铋固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液B中，所述二水合钨酸钠和所述钼酸钠的摩尔比为(1-7)：(1-7)，优选为1：(1-7)，更优选为1:3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液C中，五水合硝酸铋、二水合钨酸钠、钼酸钠和HTAB的摩尔比为40：(2.5-20)：(2.5-20)：(0.2-20)，优选为40:(2.5-10)：(10-17.5)：(2-10)，更优选为40:5:15：2.74。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150℃～190℃，时间为10-15h；优选地，所述水热反应的温度为170℃，时间为12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀硝酸溶液的摩尔浓度为0.05-0.06mol/L，优选为0.057mol/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液A中五水合硝酸铋的摩尔浓度为0.1-0.15mol/L，优选为0.1143mol/
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，得到所述溶液A、所述溶液B、所述溶液C和所述溶液D的搅拌条件各自独立地至少满足以下特征(1)-(3)中的一种：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液D反应后冷却采用的是自然冷却；
9.一种钨钼酸铋固溶体光催化剂，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的钨钼酸铋固溶体光催化剂，其特征在于，所述钨钼酸铋固溶体光催化剂的颗粒直径为50-80nm，比表面积为30-40m2/g；所述钨钼酸铋固溶体光催化剂在3h内对气态甲苯的降解率为95％以上。
...【技术特征摘要】
1.一种钨钼酸铋固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液b中，所述二水合钨酸钠和所述钼酸钠的摩尔比为(1-7)：(1-7)，优选为1：(1-7)，更优选为1:3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液c中，五水合硝酸铋、二水合钨酸钠、钼酸钠和htab的摩尔比为40：(2.5-20)：(2.5-20)：(0.2-20)，优选为40:(2.5-10)：(10-17.5)：(2-10)，更优选为40:5:15：2.74。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150℃～190℃，时间为10-15h；优选地，所述水热反应的温度为170℃，时间为12h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀硝酸溶液的摩尔浓度为0.05-0....
【专利技术属性】
技术研发人员：任坤华，齐洪峰，段明民，
申请(专利权)人：中车工业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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