钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可见光催化剂及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910162395.8 (22)申请日 2019.03.05 (71)申请人 桂林理工大学 地址 541004 广西壮族自治区桂林市建干 路12号 (72)发明人 何金云王燕舞龙飞王源沁 余奇 (51)Int.Cl. B01J 27/18(2006.01) C02F 1/30(2006.01) C02F 101/34(2006.01) C02F 101/36(2006.01) C02F 101/38(2006.01) (54)发明名称 一种钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可见。

2、 光催化剂及其制备方法 (57)摘要 本发明提供了一种钨酸铋-氮化碳-磷酸银 三元高效可见光催化剂及其制备方法， 解决了钨 酸铋光催化性能不够优异的难题。 这种三元复合 光催化剂由堆叠的钨酸铋纳米片、 氮化碳纳米片 和纳米磷酸银组成， 钨酸铋纳米片长0.81微 米， 宽0.40.6微米， 氮化碳纳米片长0.60.8 微米， 宽0.20.4微米， 磷酸银颗粒大小为50- 100纳米。 本发明将水热沉淀法应用于钨酸铋- 氮化碳-磷酸银三元复合光催化剂的制备， 先采 用水热法合成钨酸铋-氮化碳复合物， 再应用沉 淀法将磷酸银复合到钨酸铋-氮化碳中， 过滤得 到沉淀物， 洗涤、 干燥后得到可见光催化性。

3、能优 异的粉末状钨酸铋-氮化碳-磷酸银复合物。 本发 明制备方法简单， 操作容易， 有利于生产实践的 广泛应用。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 109847771 A 2019.06.07 CN 109847771 A 1.一种钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可见光催化剂， 其特征在于： 它是粉末状钨酸 铋-氮化碳-磷酸银， 由堆叠的钨酸铋纳米片、 氮化碳纳米片和纳米磷酸银组成， 钨酸铋纳米 片长0.81微米， 宽0.40.6微米,氮化碳纳米片长0.60.8微米， 宽0.20.4微米， 磷酸 银颗粒大小为50-100nm。 2.一种如权利要求1所述的钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可。

4、见光催化剂的制备方 法， 其特征在于： 制备步骤如下： 1)钨酸铋-氮化碳复合物的制备： 称取一定量的十六烷基三甲基溴化铵室温溶解于去 离子水中， 加入二水钨酸钠， 磁力搅拌30分钟， 使其溶解， 再加入五水硝酸铋和一定量的氮 化碳， 形成白色悬浊液， 继续搅拌30分钟后， 将悬浊液倒入100毫升内衬为聚四氟乙烯的水 热釜， 放到烘箱中， 在120保温24小时， 得到淡黄色沉淀， 分别用无水乙醇和去离子水洗涤 3次以上， 得到钨酸铋-氮化碳复合物； 2)钨酸铋-氮化碳磷酸银复合物的制备： 将一定量的聚乙烯吡咯烷酮溶解到乙醇水 溶液中， 再将钨酸铋-氮化碳复合物加入到此溶液中， 搅拌30分钟后，。

5、 加入0.005mol/L硝酸 银水溶液， 搅拌30分钟， 再滴入0.004mol/L磷酸钠水溶液， 继续搅拌50分钟， 将沉淀物分别 用去离子水、 无水乙醇洗涤3次以上， 冷冻干燥， 得到淡黄色钨酸铋-氮化碳-磷酸银粉末。 3.根据权利要求2所述的钨酸铋-氮化碳-磷酸银高效可见光催化剂的制备方法， 其特 征在于： 所述的钨酸铋-氮化碳制备步骤中,为保证有效控制钨酸铋-氮化碳的粒径和形貌， 十六烷基三甲基溴化铵的添加量与理论合成的钨酸铋的摩尔比为0.137:1； 为保证氮化碳 有效改善钨酸铋的可见光催化性能， 氮化碳的添加量与理论合成的钨酸铋的质量比为1:1。 4.根据权利要求2所述的钨酸铋-。

6、氮化碳-磷酸银高效可见光催化剂的制备方法， 其特 征在于： 所述的钨酸铋-氮化碳-磷酸银制备步骤中,为保证磷酸银有效改善钨酸铋-氮化碳 的可见光催化性能， 硝酸银和磷酸钠与理论合成的钨酸铋的摩尔比分别为5:1和3.7:1； 为 控制磷酸银的粒径和形貌， 聚乙烯吡咯烷酮与理论合成的磷酸银的质量比为1.22:1。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109847771 A 2 一种钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可见光催化剂及其制备 方法 技术领域 0001 本发明涉及可见光催化材料及其制备方法技术领域， 特别是一种钨酸铋-氮化碳- 磷酸银三元高效可见光催化剂及其制备方法。 背景技术 0002 随着人。

7、类社会的不断发展， 环境污染问题日益严重， 能够有效治理工业和生活污 染的技术研究越来越受到人们的重视。 光催化技术具有工艺简单、 成本低、 不会造成二次污 染等优点， 是解决环境污染问题的一个极具应用潜力的新兴技术。 目前应用最广泛是TiO2 半导体催化剂， 但由于它只对紫外光响应， 且量子效率低， 难以满足环境净化的要求。 因此， 开发新型高效的可见光催化剂是当前光催化技术研究的重点。 0003 具有类钙钛矿结构的钨酸铋因具有特殊的层状结构、 带隙较窄、 可见光催化活性 高和稳定性好等优点， 是当前光催化材料研究的热点。 但其量子效率和可见光响应范围还 不够理想。 异质结复合是提高半导体光。

8、催化性能的一种有效方法， 构筑钨酸铋基异质结复 合光催化剂， 提高其量子效率、 拓宽光响应范围， 从而提高钨酸铋的光催化性能已成为钨酸 铋基光催化剂研究的热点。 发明内容 0004 本发明的目的旨在提供一种钨酸铋-氮化碳磷酸银三元高效可见光催化剂及其 制备方法。 本发明将水热-沉淀法应用于钨酸铋-氮化碳磷酸银的制备， 通过复合氮化碳 和磷酸银来提高钨酸铋的可见光催化性能， 其制备条件温和、 成本低、 操作简单、 周期短和 可见光催化效率高， 有利于实际生产。 0005 本发明的技术方案是： 0006 一种钨酸铋-氮化碳磷酸银三元高效可见光催化剂， 它是粉末状钨酸铋-氮化 碳磷酸银复合物， 由堆。

9、叠的钨酸铋纳米片、 氮化碳纳米片和纳米磷酸银组成， 钨酸铋纳米 片长0.81微米， 宽0.40.6微米,氮化碳纳米片长0.60.8微米， 宽0.20.4微米， 磷酸 银颗粒大小为50-100nm,应用水热-沉淀法制得。 制备方法是先用水热法合成钨酸铋-氮化 碳复合物， 再应用沉淀法将磷酸银复合到钨酸铋-氮化碳中， 过滤得到沉淀物， 将沉淀物洗 涤、 干燥后即得。 0007 本发明钨酸铋-氮化碳磷酸银三元高效可见光催化剂的制备步骤如下： 0008 1)制备钨酸铋-氮化碳复合物： 称取一定量的十六烷基三甲基溴化铵室温溶解于 去离子水中， 加入二水钨酸钠， 磁力搅拌30分钟， 使其溶解， 再加入五水。

10、硝酸铋和一定量的 氮化碳， 形成白色悬浊液， 继续搅拌30分钟后， 将悬浊液倒入100毫升内衬为聚四氟乙烯的 水热釜， 放到烘箱中， 在120保温24小时， 得到淡黄色沉淀， 分别用无水乙醇和去离子水离 心洗涤3次以上， 得到钨酸铋-氮化碳复合物。 0009 2)制备钨酸铋-氮化碳磷酸银复合物： 将一定量的聚乙烯吡咯烷酮溶解到80 说明书 1/4 页 3 CN 109847771 A 3 的乙醇水溶液中， 加入所制备的钨酸铋-氮化碳复合物， 超声分散15分钟后， 加入0.005mol/ L的硝酸银水溶液， 搅拌30分钟， 再滴入0.004mol/L的磷酸钠水溶液， 继续搅拌50分钟， 将沉 淀。

11、物分别用去离子水、 无水乙醇洗涤3次以上， 冷冻干燥， 得到淡黄色钨酸铋-氮化碳-磷酸 银粉末。 0010 本发明的技术方案中,在所述的钨酸铋-氮化碳复合物制备步骤中,为保证有效控 制钨酸铋-氮化碳的粒径和形貌， 十六烷基三甲基溴化铵的添加量与理论合成的钨酸铋的 摩尔比为0.137:1； 为保证氮化碳有效改善钨酸铋的可见光催化性能， 氮化碳的添加量与理 论合成的钨酸铋的质量比为1:1。 0011 本发明的技术方案中,在所述的钨酸铋-氮化碳-磷酸银复合物制备步骤中,为保 证磷酸银有效改善钨酸铋-氮化碳的可见光催化性能， 硝酸银和磷酸钠与理论合成的钨酸 铋的摩尔比分别为5:1和3.7:1； 为控制。

12、所复合磷酸银的粒径和形貌， 聚乙烯吡咯烷酮与理 论合成的磷酸银的质量比为1.22:1。 0012 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银可见光催化剂用于在可见光条件下降 解有机污染物。 0013 本发明的优点在于： 0014 1、 本发明提供了一种钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元可见光催化剂及其制备方法,制 备的产品在可见光照射下高效光催化降解有机污染物。 0015 2、 本发明采用水热-吸附沉淀法制备钨酸铋-氮化碳-磷酸银高效可见光催化剂, 先采用水热法制备钨酸铋-氮化碳复合物,加入十六烷基三甲基溴化铵对钨酸铋-氮化碳的 显微形貌和粒径进行控制， 再通过吸附沉淀法将磷酸银复合到钨酸铋-氮化碳中， 。

13、加入聚乙 烯吡咯烷酮控制磷酸银的显微形貌和粒径。 0016 本发明的制备方法简单,操作容易,有利于生产实践的广泛应用。 0017 本发明中所述的室温系指温度25-35。 附图说明 0018 图1、 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银光催化剂的扫描电镜照片。 0019 图2、 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银光催化剂的X射线能谱图。 0020 图3、 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银光催化剂的X射线衍射图。 0021 图4、 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银光催化剂的紫外-可见吸收光谱 图。 0022 图5、 本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳-磷酸银光催化剂在可见光照射下催化。

14、降 解染料罗丹明B的性能。 具体实施方式 0023 本发明钨酸铋-氮化碳-磷酸银三元高效可见光催化剂采用水热-沉淀法制备： 称 取一定量的十六烷基三甲基溴化铵室温溶解于80毫升去离子水中， 加入二水钨酸钠， 磁力 搅拌30分钟， 使其溶解， 再加入五水硝酸铋和一定量的氮化碳， 继续搅拌30分钟后， 将得到 的悬浊液倒入100毫升内衬为聚四氟乙烯的水热釜， 放到烘箱中， 在120保温24小时， 得到 淡黄色沉淀， 分别用无水乙醇和去离子水离心洗涤3次， 得到钨酸铋-氮化碳复合物。 再将一 说明书 2/4 页 4 CN 109847771 A 4 定量的聚乙烯吡咯烷酮室温溶解到200毫升80的乙醇。

15、水溶液中， 加入所制备的钨酸铋-氮 化碳复合物， 超声分散15分钟后， 加入100毫升0.005mol/L的硝酸银水溶液， 搅拌30分钟， 再 加入100毫升0.004mol/L的磷酸钠水溶液， 继续搅拌50分钟， 将沉淀物分别用去离子水、 无 水乙醇洗涤3次， 冷冻干燥24小时， 得到淡黄色的钨酸铋-氮化碳-磷酸银粉末。 0024 为保证有效控制钨酸铋-氮化碳复合物的粒径和形貌， 十六烷基三甲基溴化铵的 添加量与理论合成的钨酸铋的摩尔比为0.137:1。 0025 为保证氮化碳有效改善钨酸铋的可见光催化性能， 氮化碳的添加量与理论合成的 钨酸铋的质量比为1:1。 0026 为保证磷酸银有效改。

16、善钨酸铋的可见光催化性能， 硝酸银和磷酸钠与理论合成的 钨酸铋的摩尔比分别为5:1和3.7:1。 0027 为控制所复合磷酸银的粒径和形貌， 聚乙烯吡咯烷酮与理论合成的磷酸银的质量 比为1.22:1。 0028 下面结合实施例对本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳磷酸银三元光催化剂及其 应用作进一步说明， 但本发明不仅限于下述实施例。 0029 实施例1 0030 称取0.05克十六烷基三甲基溴化铵室温溶解于80毫升去离子水中， 加入0.33克二 水钨酸钠， 磁力搅拌30分钟， 使其溶解， 再加入0.97克五水硝酸铋和0.07克氮化碳， 形成白 色悬浊液， 继续搅拌30分钟后， 将悬浊液倒入100毫。

17、升内衬为聚四氟乙烯的水热釜， 放到烘 箱中， 在120保温24小时， 得到淡黄色沉淀， 分别用无水乙醇和去离子水离心洗涤3次， 得 到钨酸铋-氮化碳复合物。 将0.85克聚乙烯吡咯烷酮溶解到200毫升80的乙醇水溶液中， 加入所制备的钨酸铋-氮化碳复合物， 超声分散15分钟后， 加入100毫升0.005mol/L的硝酸 银水溶液， 搅拌30分钟， 再加入100毫升0.004mol/L的磷酸钠水溶液， 继续搅拌50分钟， 将沉 淀物分别用去离子水、 无水乙醇洗涤3次， 冷冻干燥24小时， 得到淡黄色钨酸铋-氮化碳磷 酸银复合物粉末。 0031 所得钨酸铋-氮化碳磷酸银复合物粉末的扫描电镜照片如图。

18、1所示。 由图1可见， 粉末由堆叠的钨酸铋纳米片、 氮化碳纳米片和纳米磷酸银组成， 钨酸铋纳米片长0.81微 米， 宽0.40.6微米,氮化碳纳米片长0.60.8微米， 宽0.20.4微米， 磷酸银颗粒大小为 50-100nm。 所合成的钨酸铋-氮化碳磷酸银的X射线能谱图如图2。 由图2和图1可以确定钨 酸铋-氮化碳磷酸银复合物由堆叠的钨酸铋纳米片(图2a、 b)、 氮化碳纳米片(图2c、 d)和 纳米磷酸银(图2e、 f)组成。 图3为所合成钨酸铋-氮化碳-磷酸银的X射线衍射图。 由图3可 知， 钨酸铋-氮化碳-磷酸银中的钨酸铋和磷酸银的X射线衍射峰分别与标准卡片JCPDS39- 0256和。

19、JCPDS06-0505相对应。 样品中没有探测到单独的氮化碳X射线衍射峰， 原因是氮化碳 的结晶度不高， 且其主要的特征峰位于27.4 ， 与钨酸铋的(131)晶面的衍射峰重合。 0032 该钨酸铋-氮化碳磷酸银复合物的紫外-可见吸收光谱图如图4， 其吸收边在 620nm附近， 在可见光区域(400-500nm)有强的吸收。 0033 实施例2 0034 本发明方法制得的钨酸铋-氮化碳磷酸银三元可见光催化剂催化性能评价 0035 本发明方法制得的钨酸铋-氮化碳磷酸银可见光催化剂在可见光下降解染料罗 丹明B， 催化剂的投加量为0.05克， 罗丹明B的浓度为0.01克/升， 体积为50毫升， 光。

20、源采用 说明书 3/4 页 5 CN 109847771 A 5 500W卤钨灯， 使用滤光片保证入射光为可见光(420nm 800nm)， 用UV-3600型紫外-可见 分光光度计测量降解过程中罗丹明B的吸光度变化， 每3分钟取样5毫升， 高速离心分离后， 取上层清液进行测量。 图5为本发明方法制备的钨酸铋-氮化碳磷酸银光催化剂在可见光 条件下催化降解染料罗丹明B的曲线， 由图可以看出在钨酸铋-氮化碳磷酸银催化剂的作 用下， 9分钟后可完全降解罗丹明B。 说明书 4/4 页 6 CN 109847771 A 6 图1 说明书附图 1/4 页 7 CN 109847771 A 7 图2 说明书附图 2/4 页 8 CN 109847771 A 8 图3 图4 说明书附图 3/4 页 9 CN 109847771 A 9 图5 说明书附图 4/4 页 10 CN 109847771 A 10 。