一种Ag2WO4/Bi2O3纳米光催化剂材料的制备方法及应用

本发明涉及一种纳米光催化剂材料，尤其是涉及一种ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂材料的制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，工业的发展也带动着印染技术的发展，丰富的印染材料使得我们的世界变得五彩缤纷，而与此同时，印染过程中产生的污染废水也成为水体污染物的主要污染物质。为了有效治理水体环境，科研人员尝试了各种方法，而传统的印染废水处理方法存在局限性。近年来光催化技术因其具有操作简单、高效节能、效果稳定、绿色无污染、降解较为彻底等优点，在环境污染、清洁能源以及医疗卫生等诸多领域广泛应用，被专家一致认为其相较于传统的污水处理工艺而言具有广阔的应用前景。传统的半导体光催化剂在应用方面存在着对太阳光的利用率低且光生电子-空穴易复合等方面的不足，在实际应用上受到了一定限制。

2、铋系半导体材料是一类重要的光催化剂，被广泛应用于众多领域。其中bi2o3具有独特的特性，因其低能隙、高电导率、低能带结构，这便意味着bi2o3可以吸收太阳光谱中的可见光，固使得其能在光催化氧化反应中具有优良的性能。光生载流子的分离和传输效率、对光的吸收能力、表面催化能力都是影响半导体光催化性能的关键因素。尽管bi2o3可直接利用太阳光进行激活，但是单一的bi2o3存在载流子传输慢的问题。这就使得其光催化性能差，限制了bi2o3的应用。为了进一步提高bi2o3的光催化性能，可以通过构筑半导体异质结的方式，有效分离光生载流子，从而解决光催化性能弱的问题。近年来，专家学者们还通过结构调节、缺陷调控和掺杂等诸多手段增强了bi2o3材料对光的吸收性能，也促进了光生载流子的迁移和分离，进一步提升了bi2o3材料的光催化性能。bi2o3也越来越多地被用作光催化材料，将有机污染物降解为无毒无害的分子从而实现环境修复。

3、近年来，银基金属氧化物如ag2cro4、ag2moo4、ag2wo4、ag3po4等被研究。其中，ag2wo4因其在光催化和抗菌方面具有较好的性能而备受关注。钨酸银是一种接近于黑色的结晶体，具有较窄的带隙宽度和特殊的晶体结构，作为一种新型的催化剂，具有稳定性高、催化性能好、可见光利用率高、氧化还原性强等特点，被认为是一种具有优良性能的半导体材料。与传统催化剂相比，它的光催化活性和光催化效果都较好，能有效去除水中有机污染物，而且制备过程简单，具有良好的应用价值。但就单一组分的半导体材料而言，银系光催化剂在可见光下容易发生光腐蚀，铋系光催化剂又存在光生载流子分离效率较低的特点，所以将会降低该种催化剂在降解污染物时的稳定性和活性。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术不足，提出一种ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂材料的制备方法。制备的ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂解决了单一组分的半导体光催化材料可见光利用率低、光生电子空穴分离效率低、易复合的问题，对lr5b具有很好的去除效果。

2、发明技术方案：

3、本发明ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂材料的制备方法，通过原位沉淀将agwo4负载至bi2o3纳米片上，形成具有良好光催化性能的agwo4/bi2o3异质结，具体包括如下步骤：

4、s1，将一定质量的bi2o3加入去离子水中，超声处理以实现分散，得到bi2o3纳米片悬浮液；

5、s2，向步骤s1所得悬浮液中加入浓度为0.02mol/l的agno3溶液，并持续搅拌20-40min；然后加入浓度为0.05mol/l的na2wo4，并继续搅拌50-70min；静置，得沉淀物；其中，agno3和na2wo4的摩尔比为2：1；

6、s3，将步骤s2所得沉淀物分别用去离子水和无水乙醇清洗，真空干燥，即得到所述ag2wo4/bi2o3异质结纳米光催化剂材料。

7、所述的制备方法，步骤s1中，取0.3g bi2o3加入50ml去离子水中，超声处理，得到bi2o3悬浮液。

8、所述的制备方法，步骤s2中，向所得悬浮液中加入3-6ml浓度为0.02mol/l的agno3溶液，并持续搅拌30分钟；随后，加入2-3 ml浓度为0.05mol/l的na2wo4并再搅拌1小时。

9、所述的制备方法，ag2wo4/bi2o3异质结纳米光催化剂材料复合材料中，ag2wo4和bi2o3的质量比为0.018 ～0.278：1。

10、利用水解法合成bi2o3纳米片，其过程如下：将5 mmol bi(no3)3·5h2o加入到80 ml去离子水中搅拌30 min，加热至95℃，然后用10mol/l的naoh调节ph值至7.0，反应2h；得到bi2o3析出物，通过离心、洗涤和干燥收集。

11、所述的制备方法，步骤s3中，依次用去离子水和无水乙醇洗涤3～5次；真空干燥时间24小时，干燥温度为60～80℃。

12、所述制备方法，所制备的ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂用于印染废水处理，对lr5b具有极佳的去除效果。

13、发明有益效果：

14、本发明ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂材料的制备方法，通过原位沉淀将agwo4负载至bi2o3纳米片上，形成具有良好光催化性能的agwo4/bi2o3异质结，反应条件温和，制备过程简单，制备的ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂解决了单一组分的半导体光催化材料可见光利用率低、光生电子空穴分离效率低、易复合的问题。经实验，ag2wo4的质量分数为3%时的ag2wo4/bi2o3异质结在可见光100分钟后对lr5b具有最佳的去除效果，降解率达88.47%，分别是纯ag2wo4和bi2o3光催化剂降解效率的2.89和3.76倍。

1.一种ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂材料的制备方法，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：步骤s1中，取0.3g bi2o3加入50ml去离子水中，超声处理，得到bi2o3悬浮液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，向所得悬浮液中加入3-6ml浓度为0.02mol/l的agno3溶液，并持续搅拌30分钟。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：随后，加入2-3 ml浓度为0.05mol/l的na2wo4并再搅拌1小时。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于：ag2wo4/bi2o3异质结纳米光催化剂材料复合材料中，ag2wo4和bi2o3的质量比为0.018 ～0.278：1。

6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于：采用水解法合成bi2o3纳米片，其过程如下：将5 mmol bi(no3)3·5h2o加入到80 ml去离子水中搅拌30 min，加热至95℃，然后用10mol/l的naoh调节ph值至7.0，反应2h；得到bi2o3析出物，通过离心、洗涤和干燥收集。

7.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，依次用去离子水和无水乙醇洗涤3～5次；真空干燥时间24小时，干燥温度为60～80℃。

8.权利要求1-7任一项制备方法所制备的ag2wo4/bi2o3纳米光催化剂用于印染废水处理。