一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法技术

一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：S1、将生物炭原料用硫脲进行浸润改性，将改性之后的材料放置在氮气中反应，得到氮硫掺杂改性生物炭；S2、以乙二醇为溶剂，制备油酸钠和五水合硝酸铋的混合溶液；S3、将二水合钨酸钠加入油酸钠硝酸铋混合溶液中；S4、将步骤S1得到的氮硫掺杂改性生物炭加入步骤S3得到的混合溶液中；S5、使步骤S4得到的混合溶液进行反应；S6、获取步骤S5反应后得到的反应物固体；S7、将所述反应物固体干燥后得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭。本发明专利技术氮硫共同改性后的钨酸铋氮硫共同改性生物炭能促进对有机物和重金属的吸附，提高光催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法
本专利技术涉及生物炭的改性方法，特别是涉及一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法。
技术介绍
伴随着农业机械化的不断改进，世界粮食产量日益提升，伴随而来的农业废弃物处理面临着很大挑战，在中国东北地区就有严禁秸秆就地焚烧的条例，由此秸秆的资源化利用受到广泛关注。生物炭具有大的比表面积，丰富的表面光能团(例如羟基和羧基)和大量的孔隙结构，由此很多研究聚焦于生物炭对重金属的吸附。氮元素能够调节生物炭的电子特性来提高电子在其上的迁移能力。钨酸铋(Bi2WO6)由于其典型的钙钛矿结构和有一定的可将光响应能力，使得其被外界所关注。但是单一钨酸铋材料具有较宽带隙和光生载流子迁移和转移速度小，进而导致纯钨酸铋光催化性能受到限制，近年来对钨酸铋构建p-n异质结、炭负载和掺杂(贵金属和无机非金属离子)从而提高复合材料的光催化活性。可以通过构建油酸钠/乙二醇体系来制备Bi2WO6/NSBC复合材料，来实现Bi2WO6的炭负载、增强复合材料的可见光响应、通过加强电子在NSBC上的迁移速率来抑制光生电子与空穴的复合，进而提高光催化性能。然而，存在Bi2WO6中光生电子与空穴容易复合导致其光催化活性不佳等问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于弥补现有技术的不足，提供一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：S1、将生物炭原料用硫脲进行浸润改性，将改性之后的材料放置在氮气中反应，得到氮硫掺杂改性生物炭NSBC；S2、以乙二醇为溶剂，制备油酸钠和五水合硝酸铋的混合溶液；S3、将二水合钨酸钠加入油酸钠硝酸铋混合溶液中；S4、将步骤S1得到的氮硫掺杂改性生物炭NSBC加入步骤S3得到的混合溶液中；S5、使步骤S4得到的混合溶液进行反应；S6、获取步骤S5反应后得到的反应物固体；S7、将所述反应物固体干燥后得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭Bi2WO6/NSBC。进一步地：所述生物炭原料为玉米秸秆。步骤S1中，将所述生物炭原料粉碎后，用稀硝酸进行浸泡去除表面有机物，提高所述生物炭原料表面对氮硫元素的亲和力，烘干，并用硫脲进行浸润改性，烘干，将改性之后的材料在通入氮气的真空马弗炉中600℃反应3h，冷却之后得到氮硫掺杂改性生物炭NSBC。步骤S2中，将油酸钠溶于乙二醇中，待油酸钠溶解完全时加入五水合硝酸铋。步骤S3中，将二水合钨酸钠在60℃的情况下溶于乙二醇中，待完全溶解之后加入油酸钠硝酸铋混合溶液中搅拌30min。步骤S4中，将氮硫掺杂改性生物炭NSBC溶于乙二醇中超声处理20min，之后加入步骤S3得到的混合溶液中，并搅拌1.5h之后将混合均匀。步骤S5中，将步骤S4得到的混合溶液于反应釜中在200℃条件下反应24h。步骤S6中，待冷却至室温之后，取反应物固体，采用乙醇和水的混合溶液，以抽滤方式对反应物固体进行洗涤。步骤S7中，将洗涤后的反应物固体在80℃条件下干燥4h，得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭Bi2WO6/NSBC。步骤S1中，硫脲与生物炭原料的重量比分别为2:1～1:1，例如3:2。步骤S2-S7中，按照如下配比关系：4mmol油酸钠、4mmol五水合硝酸铋、2mmol二水合钨酸钠和氮硫掺杂改性生物炭NSBC0.1-0.05g。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，针对Bi2WO6中光生电子与空穴容易复合导致其光催化活性不佳等问题，将Bi2WO6负载在一种氮硫共同改性的生物炭上，在实现光催化材料生物炭负载的同时，加速光生电子的迁移，进而增强复合材料的光催化活性。其中，氮元素能够调节生物炭的电子特性来提高电子在其上的迁移能力，然而硫元素能够诱导生物炭产生高的化学反应活性，例如激发产生自由基从而提高有机污染物的氧化分解和重金属离子的还原。更重要的是氮硫共同掺杂的催化剂相比于单一氮元素或硫元素掺杂催化剂表现出更好的协同效应。同时，通过氮硫共同改性后能促进催化剂对有机物和重金属的吸附，从而促进催化剂导带中的电子直接还原重金属离子和价带中的空穴直接氧化有机物。因此，本专利技术从生物炭例如玉米秸秆的资源化利用出发，对生物炭进行氮硫共同改性，来制备氮硫掺杂改性生物炭NSBC，再利用油酸钠/乙二醇体系负载上Bi2WO6，得到钨酸铋负载氮硫共同改性的复合材料Bi2WO6/NSBC，提高了复合材料的可见光响应能力和提高其电子转运的能力，提高了其光催化性能，可有效用于去除和吸附有机物与重金属的应用，尤其是可应用于降解罗丹明B和环丙沙星和还原Cr(VI)。附图说明图1为本专利技术实施例1-4制备Bi2WO6/NSBC的流程图。图2为本专利技术实施例1-4制备Bi2WO6/NSBC的XRD图。图3为本专利技术实施例1和4制备Bi2WO6/NSBC的FT-IR图。图4为本专利技术实施例1-4制备Bi2WO6/NSBC的光催化氧化罗丹明B曲线图图5为本专利技术实施例1-4制备Bi2WO6/NSBC的光催氧化除环丙沙星曲线图。图6为本专利技术实施例1-4制备Bi2WO6/NSBC的光催化还原Cr(VI)曲线图。图7为本专利技术实施例3制备Bi2WO6/NSBC对罗丹明B重复试验图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。本专利技术实施例提出一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，包括如下步骤：S1、将生物炭原料用硫脲进行浸润改性，将改性之后的材料放置在氮气中反应，得到氮硫掺杂改性生物炭NSBC；S2、以乙二醇为溶剂，制备油酸钠和五水合硝酸铋的混合溶液；S3、将二水合钨酸钠加入油酸钠硝酸铋混合溶液中；S4、将步骤S1得到的氮硫掺杂改性生物炭NSBC加入步骤S3得到的混合溶液中；S5、使步骤S4得到的混合溶液进行反应；S6、获取步骤S5反应后得到的反应物固体；S7、将所述反应物固体干燥后得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭Bi2WO6/NSBC。本专利技术实施例提供一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，针对Bi2WO6中光生电子与空穴容易复合导致其光催化活性不佳等问题，将Bi2WO6负载在一种氮硫共同掺杂改性的生物炭上，在实现光催化材料生物炭负载的同时，加速光生电子的迁移，进而增强复合材料的光催化活性。其中，氮元素能够调节生物炭的电子特性来提高电子在其上的迁移能力，然而硫元素能够诱导生物炭产生高的化学反应活性，例如激发产生自由基从而提高有机污染物的氧化分解和重金属离子的还原。更重要的是氮硫共同掺杂的催化剂相比于单一氮元素或硫元素掺杂催化剂表现出更好的协同效应。同时，通过氮硫共同改性后能促进催化剂对有机物和重金属的吸附，从而促进催化剂导带中的电子直接还原重金属离子和价带中的空穴直接氧化有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将生物炭原料用硫脲进行浸润改性，将改性之后的材料放置在氮气中反应，得到氮硫共同改性生物炭NSBC；/nS2、以乙二醇为溶剂，制备油酸钠和五水合硝酸铋的混合溶液；/nS3、将二水合钨酸钠加入油酸钠硝酸铋混合溶液中；/nS4、将步骤S1得到的氮硫共同改性生物炭NSBC加入步骤S3得到的混合溶液中；/nS5、使步骤S4得到的混合溶液进行反应；/nS6、获取步骤S5反应后得到的反应物固体；/nS7、将所述反应物固体干燥后得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭Bi

【技术特征摘要】
1.一种钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将生物炭原料用硫脲进行浸润改性，将改性之后的材料放置在氮气中反应，得到氮硫共同改性生物炭NSBC；
S2、以乙二醇为溶剂，制备油酸钠和五水合硝酸铋的混合溶液；
S3、将二水合钨酸钠加入油酸钠硝酸铋混合溶液中；
S4、将步骤S1得到的氮硫共同改性生物炭NSBC加入步骤S3得到的混合溶液中；
S5、使步骤S4得到的混合溶液进行反应；
S6、获取步骤S5反应后得到的反应物固体；
S7、将所述反应物固体干燥后得到钨酸铋氮硫共同改性生物炭Bi2WO6/NSBC。


2.如权利要求1所述的钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述生物炭原料为玉米秸秆。


3.如权利要求1或2所述的钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将所述生物炭原料粉碎后，用稀硝酸进行浸泡去除表面有机物，提高所述生物炭原料表面对氮硫元素的亲和力，烘干，并用硫脲进行浸润改性，烘干，将改性之后的材料在通入氮气的真空马弗炉中600℃反应3h，冷却之后得到氮硫共同改性生物炭NSBC。


4.如权利要求1至3任一项所述的钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将油酸钠溶于乙二醇中，待油酸钠溶解完全时加入五水合硝酸铋。


5.如权利要求1至4任一项所述的钨酸铋氮硫共同改性生物炭的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：管运涛，毛伟，张立勋，刘阳，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44