本发明专利技术公开了一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂制备技术领域。本发明专利技术同过一步水热法制备了WO3/BiOBr异质结构光催化剂，无需添加表面活性剂，制备方法简单、成本低，且所得材料为纳米尺寸花状结构，材料表面具有丰富的氧空位。此外，本发明专利技术制备的WO3/BiOBr催化剂在光催化降解四环素时具有良好的催化性能，材料性能稳定可多次重复使用。可多次重复使用。可多次重复使用。
【技术实现步骤摘要】
一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂制备
技术介绍
[0002]光催化技术是一种高性能、节能、经济的绿色清洁技术，可以同时解决环境污染和能源危机。近半个世纪以来，光催化一直是科学研究的热点。其核心内容是设计和制备具有高光催化性能的催化剂，高效的催化剂应具有强的捕光能力、强的氧化还原电位、良好的耐久性和良好的电荷分离性能。其中，快速光致载流子(即电子和空穴)的有效分离是提高光催化性能的关键。在光催化剂制备过程中，异质结构是促进光生电子与空穴分离的有效策略。此外，表面氧空位以及材料形貌调节也有利于进一步提高催化性能。
[0003]氧化溴铋(BiOBr)因其低成本、可获得性、无毒、合适的带隙(～2.8eV)和易于调节的理化性质而受到广泛关注。BiOBr具有层状结构，由[Bi2O2]2+
层夹在两层卤素离子之间。这种独特的层状结构也使其易于形成纳米片，并可通过调节水热反应条件转化为纳米片组装的三维花状结构。三维花状结构提供了更多的光催化活性位点，增强光催化性能。当BiOBr表面引入氧空穴时，由于表面存在悬空键和丰富的局域电子，能有效增强可见光吸收，提高载流子分离效率，调节吸附/解吸过程，提高BiOBr材料的光催化性能。
[0004]WO3无毒、稳定性好、中等宽度带隙(～2.6eV)，且与BiOBr具有错位的能带排列，可与BiOBr结合构建异质结构。WO3/BiOBr异质结在光催化降解有机物或光催化系统中的应用已经有了一些研究，研究结果证实了WO3/BiOBr异质结在解决环境问题方面的巨大前景(Applied Surface Science509(2020)145201；Journal of Colloid and Interface Science 560(2020)213
–
224；CrystEngComm,2016,18,3856)。然而，这些报道的WO3/BiOBr光催化剂尺寸较大，一般采用两步法制备。两步法不仅复杂，而且体积较大的WO3与BiOBr之间的界面接触较差，限制了载流子的有效迁移和分离。此外，之前报道的合成方法中使用了PVP、CTAB等表面活性剂，这些表面活性剂难以去除，导致催化剂后续清洗阶段产生大量废水。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决现有上述技术问题，提供一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂的制备方法，该催化剂通过一步水热法制备获得，制备过程如下：
[0008](1)称取1～4mol的Bi源溶于20～60mL有机溶剂中，搅拌至Bi源全部溶解，获得Bi源溶液；
[0009](2)向步骤(1)获得的Bi源溶液加入20～60mL的Br源水溶液，搅拌30min，获得混合液；
[0010](3)向步骤(2)获得混合液中加入0.1～4mmol的Na2WO4；
[0011](4)搅拌均匀后，将溶液转移至100mL不锈钢反应釜中进行水热反应；
[0012](5)反应结束后，自然冷却至室温，过滤，清洗后干燥，得到WO3/BiOBr纳米花复合材料。
[0013]进一步限定，步骤(1)中Bi源为Bi(NO3)3·
5H2O。
[0014]进一步限定，步骤(1)中有机溶剂为乙二醇溶剂或乙二醇与甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中任一种的混合溶剂。
[0015]进一步限定，步骤(2)中Br源为HBr、NaBr或KBr。
[0016]进一步限定，Bi源与Br源摩尔量比为1:1。
[0017]进一步限定，步骤(2)中Bi源与Na2WO4的摩尔量比为(0.1～1):1。
[0018]进一步限定，步骤(4)中水热反应条件为：反应温度为120～200℃，反应时间4～24h。
[0019]进一步限定，有机醇与Br源水溶液的体积比为(0.33～3):1。
[0020]进一步限定，所得材料用乙醇清洗两次后，再用水清洗一次即可。
[0021]上述方法制备的富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂，为纳米尺寸，且富含氧空位的WO3/BiOBr纳米花复合材料。
[0022]上述富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂用于光催化反应，催化降解四环素。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术通过一步水热法制备了WO3/BiOBr异质结构光催化剂，无需添加表面活性剂，制备方法简单、成本低，且所得材料为纳米尺寸花状结构，材料表面具有丰富的氧空位，在光催化降解四环素时具有良好的催化性能，材料性能稳定可多次重复使用。
附图说明
[0025]图1为实施例1所得WO3/BiOBr光催化剂的X射线粉末衍射图；
[0026]图2为实施例1所得WO3/BiOBr光催化剂的扫描电镜图；
[0027]图3为实施例1所得WO3/BiOBr光催化剂的电子顺磁共振光谱图；
[0028]图4为实施例1所得WO3/BiOBr光催化剂降解四环素性能曲线；
[0029]图5为实施例1所得WO3/BiOBr光催化剂重复使用时四环素降解率；
[0030]图6为对比例1获得的BiOBr的扫描电镜图；
[0031]图7为对比例2获得的WO3的扫描电镜图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通
过商业渠道获得。
[0034]实施例1：
[0035]称取2mmol的Bi(NO3)3·
5H2O溶于40mL乙二醇溶剂中，搅拌至硝酸铋全部溶解，将2mmolHBr溶于40mL水中加入至上述溶液中，搅拌30min，称取0.5mmol的Na2WO4加入上述混合溶液中，搅拌均匀后，将溶液转移至100mL不锈钢反应釜中，在温度160℃下反应12h，反应结束后，自然冷却至室温，所得固体过滤、清洗、干燥得到WO3/BiOBr纳米花光催化剂。
[0036]对本实施例获得的WO3/BiOBr纳米花光催化剂进行结构表征：
[0037]图1为WO3/BiOBr光催化剂的X射线粉末衍射测试图，由图1可以看出制备的固体粉末X射线衍生峰与BiOBr和WO3的标准卡片完全一致，说明所得固体粉末为WO3/BiOBr复合材料。
[0038]图2是WO3/BiOBr复合材料的扫描电镜图，可以看出WO3/BiOBr呈现3D本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂通过一步水热法制备获得，制备过程如下：(1)称取1～4mol的Bi源溶于20～60mL有机溶剂中，搅拌至Bi源全部溶解，获得Bi源溶液；(2)向步骤(1)获得的Bi源溶液加入20～60mL的Br源水溶液，搅拌30min，获得混合液；(3)向步骤(2)获得混合液中加入0.1～4mmol的Na2WO4；(4)搅拌均匀后，将溶液转移至100mL不锈钢反应釜中进行水热反应；(5)反应结束后，自然冷却至室温，过滤，清洗后干燥，得到WO3/BiOBr纳米花复合材料。2.根据权利要求1所述的一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中Bi源为Bi(NO3)3·
5H2O。3.根据权利要求1所述的一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中有机溶剂为乙二醇溶剂或乙二醇与甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中任一种的混合溶剂。4.根据权利要求1所述的一种富含氧空位WO3/BiOBr纳米花光催化剂的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯德鑫，张显龙，咸漠，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。