本發(fā)明涉及鎢酸鉍/凹凸棒土復(fù)合材料的制備方法，屬于非金屬礦物材料精加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，能源緊缺問題也迫在眉睫。在面臨上述兩大危機(jī)的勢態(tài)之下，人們展開了污染治理、保護(hù)環(huán)境的科學(xué)研究。以半導(dǎo)體為催化劑，利用太陽光催化氧化降解污染物質(zhì)作為一種有效的治理污染方法，成為環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究的一個熱點。在如上的研究背景下，各國研究工作者開發(fā)出了多種半導(dǎo)體納米材料，如tio2、zno、α-fe2o3等，用于污染物的治理。以tio2為例，雖然納米tio2具有很高的穩(wěn)定性、較強(qiáng)的光催化能力，無毒無污染等突出的優(yōu)點。但是，由于二氧化鈦禁帶寬度為3.2ev，所以意味著tio2只能吸收與之匹配的波長小于387nm的入射光子，光吸收僅限于紫外光區(qū)，此波段的光能量占照射到地面的太陽光的5％。可見光部分的比例占太陽能的45％，而實際到達(dá)地表的太陽輻射能量集中于460～500nm波長范圍。因此如何高效地利用自然光進(jìn)行光催化反應(yīng)，開發(fā)能夠被可見光激發(fā)的光催化劑正日益引起人們的興趣。

近年來，更多的研究工作者將研究的重點放在了尋找具有不同晶體形貌的雙相金屬氧化物上，通過拓展光吸收范圍至可見光區(qū)，以開發(fā)新型光催化劑。最近的許多研究發(fā)現(xiàn)，鎢酸鉍(bi2wo6)為層狀結(jié)構(gòu)，具有介電、發(fā)光、催化等特性，在很多相關(guān)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。其獨(dú)特的晶體與電子結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出較高的光催化活性,特別是對可見光響應(yīng)明顯。此外，鉍系半導(dǎo)體光催化材料還具有對難降解有機(jī)物高催化活性的獨(dú)特優(yōu)勢。利用吸附性能優(yōu)異的納米粘土來固載半導(dǎo)體催化劑是目前解決催化劑的分散性和重復(fù)利用性的重要方法，將活性組分與大比表面積的粘土相結(jié)合已成為催化領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。凹凸棒土(atp)是一種低成本的天然礦物，微觀上具有一維層鏈狀納米孔道結(jié)構(gòu)，水分子和一定大小的有機(jī)物分子均可直接吸附在其孔道內(nèi)，宏觀上表現(xiàn)為大的比表面積和較強(qiáng)的吸附和離子交換性能，凹凸棒土可以作為一種優(yōu)良的催化劑載體材料。近年來關(guān)于凹土與半導(dǎo)體復(fù)合的材料的報道較多，但是關(guān)于鎢酸鉍和凹土復(fù)合的文獻(xiàn)目前還沒見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種鎢酸鉍/凹凸棒土復(fù)合材料的制備方法，該制備方法所得的bi2wo6/atp復(fù)合材料負(fù)載均勻，分散性好，原料易得，無需復(fù)雜的設(shè)備，重復(fù)性好，對燃料油品中的噻吩硫具有很高的光催化降解效果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：取一定量的硝酸鉍、鎢酸鈉和凹凸棒土，加入到去離子水中攪拌；然后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)，并保溫；反應(yīng)產(chǎn)物水洗和醇洗，烘干研磨，得鎢酸鉍/凹凸棒土復(fù)合材料bi2wo6/atp。

其中，硝酸鉍和鎢酸鈉的摩爾比在1:3～1:7之間，凹凸棒土相對于鎢酸鉍的質(zhì)量比為1:3～1:8。

其中，水熱反應(yīng)溫度為180～240℃，水熱反應(yīng)時間為16～24h。

其中，水熱反應(yīng)后60～100℃保溫12～24h。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、采用了一種較為簡易的化學(xué)工藝制備出了負(fù)載較為均勻、分散性好的鎢酸鉍/凹凸棒石復(fù)合材料，無需復(fù)雜的設(shè)備，所用化學(xué)原料價格便宜，可重復(fù)性好，有很高的工業(yè)推廣價值。

2、凹凸棒土自身具有豐富的微孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對有機(jī)物大分子有很好的原位吸附能力；凹凸棒土固載催化劑粉體，避免了催化劑粉體分離難、回收難等問題。

3、本發(fā)明所制備的復(fù)合材料在太陽光照條件下即可催化降解有機(jī)污染物，充分利用太陽能，這類復(fù)合材料在汽油深度脫硫等方面具有很大的潛在應(yīng)用價值。

4、采用水熱法一步制備鎢酸鉍/凹凸棒復(fù)合材料，反應(yīng)過程中嚴(yán)格控制攪拌時間和溫度，避免因為攪拌時間和溫度的不同而導(dǎo)致副產(chǎn)物的產(chǎn)生，保證影響材料的光催化活性。

5、一方面利用凹凸棒土優(yōu)良的吸附能力，使催化劑與有機(jī)物迅速、充分接觸；另一方面凹土里含有少量鈣、鎂、鐵等離子，材料復(fù)合后，凹土里的雜質(zhì)離子進(jìn)入鎢酸鉍的晶格中，造成晶格的缺陷增多，促進(jìn)了光生電子的轉(zhuǎn)移，避免光生電子自身的復(fù)合，通過載體與活性組分之間的協(xié)同催化作用，進(jìn)而在很大程度上增強(qiáng)復(fù)合材料的催化活性。

6、以凹凸棒土、鎢酸鈉，硝酸鉍為主要原料，采用水熱法進(jìn)行合成，通過優(yōu)化凹凸棒土與硝酸鉍和鎢酸鈉的質(zhì)量比、水熱溫度及水熱時間等工藝參數(shù)來控制鎢酸鉍/凹凸棒復(fù)合材料的形貌和分布狀態(tài)，從而得到負(fù)載均勻、分散性好的產(chǎn)品。

附圖說明

圖1為實施例1的atp、bi2wo6和bi2wo6/atp(bi2wo6/atp=1/2)的xrd譜圖；

圖2為實施例1的bi2wo6/atp(bi2wo6/atp=1/2)100nm標(biāo)尺范圍的tem照片；

圖3為實施例1的bi2wo6/atp((bi2wo6/atp=1/2)對二苯并噻吩的降解曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳述，但不能理解為是對技術(shù)方案的限制。

實施例1：首先稱取0.17g的硝酸鉍溶于50ml的去離子水，磁力攪拌30min，得到白色溶液；再向白色溶液中加入0.047g的鎢酸鈉，繼續(xù)磁力攪拌30min混合得到白色混合溶液；向白色混合溶液中加入0.2g的凹凸棒土繼續(xù)磁力攪拌10min，得到淡黃色渾濁溶液；將淡黃色渾濁溶液放入100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜，180℃水熱反應(yīng)24h；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜中下層淡黃色沉淀，上層澄清溶液，60℃保溫24h；將淡黃色沉淀用去離子水、無水乙醇洗滌，80℃烘干，研磨得到鎢酸鉍/凹凸棒納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

對實施例1所得bi2wo6/atp進(jìn)行x射線粉末衍射實驗，并在透射電鏡下觀察其形貌和結(jié)構(gòu)，atp、bi2wo6和bi2wo6/atp(bi2wo6/atp=1/2)的xrd譜圖如圖1所示，復(fù)合材料的xrd中出現(xiàn)了鎢酸鉍和凹凸棒土各自的特征衍射峰，說明凹凸棒土成功復(fù)合鎢酸鉍。

實施例1所得bi2wo6/atp的tem照片如圖2所示，從圖中可以看出，凹凸棒土與鎢酸鉍較為均勻復(fù)合在一起，與xrd的結(jié)果一致。

采用atp、bi2wo6和bi2wo6/atp作為催化劑進(jìn)行光催化氧化脫除燃料油品中的噻吩硫，得到對二苯并噻吩的降解率曲線如圖3所示，從圖中可以看出，bi2wo6/atp對二苯并噻吩在光照4h下的降解率達(dá)98%以上。

實施例2：首先稱取0.17g的硝酸鉍溶于50ml的去離子水，磁力攪拌30min，得到白色溶液；再向白色溶液中加入0.05g的鎢酸鈉，繼續(xù)磁力攪拌30min混合得到白色混合溶液；向白色混合溶液中加入0.3g的凹凸棒土，繼續(xù)磁力攪拌10min，得到淡黃色渾濁溶液；將淡黃色渾濁溶液放入100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜，210℃水熱反應(yīng)20h；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜中下層淡黃色沉淀，上層澄清溶液，80℃保溫18h；將淡黃色沉淀用去離子水、無水乙醇洗滌，70℃烘干，研磨得到鎢酸鉍/凹凸棒土納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。后續(xù)檢測如實施例1。

實施例3：首先稱取0.17g的硝酸鉍溶于50ml的去離子水，磁力攪拌30min，得到白色溶液；再向白色溶液中加入0.06g的鎢酸鈉，繼續(xù)磁力攪拌30min混合得到白色混合溶液；向白色混合溶液中加入0.4g的凹凸棒土，繼續(xù)磁力攪拌10min，得到淡黃色渾濁溶液；將淡黃色渾濁溶液放入100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜，240℃水熱反應(yīng)16h；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜中下層淡黃色沉淀，上層澄清溶液，100℃保溫24h；將淡黃色沉淀用去離子水、無水乙醇洗滌，80℃烘干，研磨得到鎢酸鉍/凹凸棒土納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。后續(xù)檢測如實施例1。

實施例4：首先稱取0.17g的硝酸鉍溶于50ml的去離子水，磁力攪拌30min，得到白色溶液；再向白色溶液中加入0.07g的鎢酸鈉，繼續(xù)磁力攪拌30min混合得到白色混合溶液；向白色混合溶液中加入0.5g的凹凸棒土，繼續(xù)磁力攪拌10min，得到淡黃色渾濁溶液；將淡黃色渾濁溶液放入100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜，180℃水熱反應(yīng)18h；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜中下層淡黃色沉淀，上層澄清溶液，70℃保溫16h；將淡黃色沉淀用去離子水、無水乙醇洗滌，60℃烘干，研磨得到鎢酸鉍/凹凸棒土納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。后續(xù)檢測如實施例1。

實施例5：首先稱取0.17g的硝酸鉍溶于50ml的去離子水，磁力攪拌30min，得到白色溶液；再向白色溶液中加入0.07g的鎢酸鈉，繼續(xù)磁力攪拌30min混合得到白色混合溶液；向白色混合溶液中加入0.6g的凹凸棒土，繼續(xù)磁力攪拌10min，得到淡黃色渾濁溶液；將淡黃色渾濁溶液放入100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜，210℃水熱反應(yīng)22h；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)釜下層淡黃色沉淀，上層澄清溶液，90℃保溫22h；將淡黃色沉淀用去離子水、無水乙醇洗滌，80℃烘干，研磨得到鎢酸鉍/凹凸棒土納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。后續(xù)檢測如實施例1。