本发明专利技术公开了一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6及其制备方法和应用，该可见光催化剂CQDs/Bi2WO6是由片状单元组成的不同形貌的巢状微球。制备方法为：将碳源加入到溶剂中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，经过离心，过滤，透析，冷冻干燥得到CQDs粉末；将Bi(NO3)3·5H2O加入到硝酸溶液中，再加入步骤1制备的CQDs粉末；将Na2WO4·2H2O加入到蒸馏水中，然后搅拌条件下将Na2WO4溶液滴加到Bi(NO3)3溶液中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，将产物洗涤数次，干燥，得到可见光催化剂CQDs/Bi2WO6。本发明专利技术制得的催化剂形状规整、分散性好，具有更高的选择性。
【技术实现步骤摘要】
一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6及其制备方法和应用
本专利技术属于光催化
，具体涉及一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6及其制备和应用。
技术介绍
随着人们对生活质量要求的提高与大气污染状况的日益严重形成明显的反差，挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)逐渐被人们所关注，同时VOCs的产生对人类健康和生态环境造成重大危害。如何进行工业化生产中VOCs的排放和对大气中已有VOCs的处理，成为我国亟待解决的问题。光催化技术因其具有氧化能力强，条件温和，性能稳定等特点，成为当前十分具有发展前景的一种氧化技术。近年来，随着人们环保意识的增强和国家对环保的高度重视，寻找新的技术路线，研制新的高效、低成本的光催化剂对于环境保护和经济可持续发展具有极其重要意义。但是光催化技术有可见光利用率低，光催化剂的有效量子产率低等缺点限制了其进一步的应用。研究者通过对半导体能带位置、晶体结构、表面特性和形貌等进行改性从而增加光催化材料的光响应区间以及增加有效光生载流子。Bi2WO6是一种层状复合氧化物半导体材料，具有优异的力学性能以及化学稳定性，在光催化领域有广泛应用。Bi2WO6光催化材料的研究将为光催化去除和降解空气中的VOCs开辟一条新的途径，在环境保护和能源开发利用方面具有一定的使用价值。Bi2WO6在Bi3+基氧化物中表现出最高的光催化活性，其光催化性能依赖于它们的粒度，结构，结晶度和组成。早在1999年，Kudo等人采用固态法合成Bi2WO6材料，但其粒径较大。为了获得更高催化活性的Bi2WO6材料，后续研究者采用了溶胶-凝胶法，燃烧合成法，超声法，共沉淀法和水热/溶剂热法进行了一系列研究。CQDs(碳量子点)作为一种新型的纳米碳材料，在光催化应用中逐渐得到应用。在光催化领域主要利用CQDs传输电子和村粗电子的能力，使光催化过程中光生电子能得到有效利用，提高光催化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6及其制备方法和应用，其成本低廉、制备方式简单，并且能很大提高光催化降解VOCs能力。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6，其形态是由片状单元组成的微球。作为优选技术方案，所述微球为环状微球或巢状微球。一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将碳源加入到溶剂中，搅拌后转移到反应釜中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，经过离心，过滤，透析，冷冻干燥得到CQDs粉末；步骤2，将Bi(NO3)3·5H2O加入到硝酸溶液中，再加入步骤1制备的CQDs粉末，搅拌，得到Bi(NO3)3溶液；将Na2WO4·2H2O加入到蒸馏水中，搅拌，得到Na2WO4溶液；然后在搅拌条件下将Na2WO4溶液滴加到Bi(NO3)3溶液中，搅拌，得到混合液；将混合液转移到反应釜中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，将产物洗涤数次，干燥，得到可见光催化剂CQDs/Bi2WO6。作为优选技术方案，所述步骤1中，碳源为葡萄糖、柠檬酸、壳聚糖或L-抗坏血酸的一种。作为优选技术方案，所述步骤1中，溶剂为乙酸溶液，乙酸溶液的质量浓度为1％。作为优选技术方案，所述步骤1中，反应条件为：160℃加热24h。作为优选技术方案，所述步骤1中，离心速率为12000rpm/min，过滤采用0.22μm微孔滤膜过滤，透析采用分子截留量为100MW的透析袋，透析后将内液和外液分开保存并冷冻干燥制得粒径大小不同的CQDs粉末，冷冻干燥温度为-60℃。作为优选技术方案，所述步骤2中，硝酸溶液的浓度为0.5mol/L。作为优选技术方案，所述步骤2中，Na2WO4溶液滴加到Bi(NO3)3溶液中的速率为20-30滴/min。作为优选技术方案，所述步骤2中，以产物中Bi2WO6质量计，CQDs粉末的质量为Bi2WO6质量的1-5wt％。作为优选技术方案，所述步骤2中，调节混合液的pH值为7，其目的是控制巢状微球的形成。作为优选技术方案，所述步骤2中，在混合液中加入十六烷基三甲基溴化铵，其目的是控制环状微球的生成。作为优选技术方案，所述步骤2中，反应条件为180℃加热10h。作为优选技术方案，所述步骤2中，洗涤用无水乙醇和蒸馏水交替洗涤3次。上述步骤1和步骤2中，所述搅拌为磁力搅拌，搅拌温度为室温。本专利技术的可见光催化剂CQDs/Bi2WO6能够应用于可见光条件下催化降解VOCs中，光源采用1000W氙灯，距离反应系统上方10cm处。有益效果：本专利技术通过水热法在酸性条件下制备出CQDs/Bi2WO6巢状微球材料，成本低廉、制备方式简单；所得到的光催化材料在形成的过程中其比表面积增大，禁带宽度等相对纯Bi2WO6减小，提高了材料的催化性能。得到的材料通过检测为CQDs/Bi2WO6。本专利技术操作简单易行、产率高，通过本专利技术方法制得的催化剂形状规整、分散性好，与单一Bi2WO6相比具有更高的选择性，减少了催化剂的用量，提高催化效率的同时降低了成本；相较纯Bi2WO6材料在相同条件下的光催化活性有很大提高。附图说明图1为实施例1中CQDs/Bi2WO6和Bi2WO6的XRD图谱；图2为实施例中CQDs/Bi2WO6和Bi2WO6的TEM图像；图3为实施例中CQDs/Bi2WO6的W4f和Bi4f的结合能分析图谱；图4为CQDs/Bi2WO6在可见光下光催化甲苯降解性能曲线。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本
技术实现思路
不仅仅局限于下面的实施例。下述实施例中，制备原料壳聚糖、葡萄糖、柠檬酸、壳聚糖和L-抗坏血酸，Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O均采用分析纯，无需纯化直接应用。CQDs的中文名称为碳量子点。实施例1步骤1，将0.2g壳聚糖加入到30mL乙酸溶液中，搅拌1h后转移到聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，160℃加热24h，自然冷却到室温。经过离心，过滤，透析，冷冻干燥得到CQDs粉末。其中，乙酸溶液的质量浓度为1％，离心速率为12000rpm/min，过滤采用0.22μm微孔滤膜过滤，透析采用分子截留量为100MW的透析袋，透析后将内液和外液分开保存并冷冻干燥制得粒径大小不同的CQDs粉末，冷冻干燥温度为-60℃。步骤2，将0.01molBi(NO3)3·5H2O加入到30mL硝酸中，再加入步骤1制备的CQDs粉末，搅拌30min，得到Bi(NO3)3溶液。将0.005molNa2WO4·2H2O加入到30mL蒸馏水中，搅拌20min，得到Na2WO4溶液。搅拌条件下将Na2WO4溶液滴加到Bi(NO3)3溶液中，搅拌30min，得到混合液。将混合液转移到聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，180℃加热10h，自然冷却到室温。将样品用无水乙醇和蒸馏水交替洗涤3次，干燥，得到样品CQDs/Bi2WO6。上述步骤中，搅拌为磁力搅拌，搅拌温度为室温。以产物中Bi2WO6质量计，CQDs的添加量分别为1wt％，2wt％，3wt％，4wt％和5wt％。实施例2步骤1，将0.2g葡萄糖加入到30mL乙酸溶液中，搅拌1h后转移到聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，160℃加热24h，自然冷却到室温。经过离心，过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6，其形态是由片状单元组成的微球。
【技术特征摘要】
1.一种可见光催化剂CQDs/Bi2WO6，其形态是由片状单元组成的微球。2.根据权利要求1所述的可见光催化剂CQDs/Bi2WO6，其特征在于：所述微球为环状微球或巢状微球。3.一种权利要求1所述的可见光催化剂CQDs/Bi2WO6的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将碳源加入到溶剂中，搅拌后转移到反应釜中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，经过离心，过滤，透析，冷冻干燥得到CQDs粉末；步骤2，将Bi(NO3)3·5H2O加入到硝酸溶液中，再加入步骤1制备的CQDs粉末，搅拌，得到Bi(NO3)3溶液；将Na2WO4·2H2O加入到蒸馏水中，搅拌，得到Na2WO4溶液；然后在搅拌条件下将Na2WO4溶液滴加到Bi(NO3)3溶液中，搅拌，得到混合液；将混合液转移到反应釜中，加热反应，反应结束后自然冷却到室温，将产物洗涤数次，干燥，得到可见光催化剂CQDs/Bi2WO6。4.根据权利要求3所述的可见光催化剂CQDs/Bi2WO6的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，碳源为葡萄糖、柠檬酸、壳聚糖或L-抗坏血酸的一种；溶剂为乙酸溶液，乙酸溶液的质量浓度为1％。5.根据权利要求3所述的可见光催化剂CQDs/Bi2WO6的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：许琦，朱长俊，刘阳庆，陈小卫，王利平，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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