一種光催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種SiO2/Bi光催化劑及其制備方法，本發(fā)明在金屬Bi上原位負(fù)載SiO2，一方面，SiO2/Bi光催化劑較Bi光催化劑而言，比表面積大大增加，高比表面積有利于光催化材料對目標(biāo)污染物的吸附，從而增大光催化劑與目標(biāo)污染物的接觸面積，促進(jìn)光催化性能提高。另一方面，加入SiO2后，SiO2/Bi光催化劑中形成Bi?O?Si鍵，在等離子體作用下，金屬Bi上的電子通過Bi?O?Si鍵快速轉(zhuǎn)移到SiO2/Bi光催化劑表面，從而促進(jìn)載流子的分離和轉(zhuǎn)移，增加自由基的產(chǎn)率，進(jìn)一步提高光催化效率。另外，本發(fā)明提供的SiO2/Bi光催化劑還具有成本低廉、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以在光催化反應(yīng)中多次循環(huán)利用。
【專利說明】
一種光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及光催化領(lǐng)域，尤其涉及一種Si〇2/Bi光催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光催化劑是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。目 前，光催化作為一項最有潛力的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境修復(fù)、清潔能源生產(chǎn)、碳的修飾 和化學(xué)合成等各領(lǐng)域，正以可持續(xù)發(fā)展的方式解決能源和環(huán)境污染問題。光催化劑可包括 半導(dǎo)體光催化劑和等離子體光催化劑等諸多種類，其中，等離子體光催化劑因其優(yōu)異的光 催化性能而迅速發(fā)展。
[0003] 當(dāng)入射光的頻率與貴金屬導(dǎo)帶電子的震蕩頻率相符時，貴金屬就會產(chǎn)生表面等離 子體共振現(xiàn)象來提高光吸收效率，促進(jìn)光生載流子的分離，從而降低光生載流子的復(fù)合幾 率，因而等離子體光催化劑與半導(dǎo)體光催化劑相比具有較強(qiáng)的光催化性能。等離子體光催 化劑中，A u、A g等貴金屬的應(yīng)用最為廣泛。然而，貴金屬的地球儲存稀少，市場價值昂貴，因 而大大抑制了其在光催化技術(shù)中的應(yīng)用。
[0004] 因此，尋找一種價格低廉卻具有類貴金屬性質(zhì)的物質(zhì)成為必然。非貴金屬Bi因其 具有等離子體催化效應(yīng)而備受關(guān)注，然而，與貴金屬相比，非貴金屬Bi作為光催化劑的光催 化效率較低，限制了非貴金屬Bi光催化劑的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種Si02/Bi光催化劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中Bi光催化劑 光催化效率較低的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種Si02/Bi光催化劑的制備方法，所述方法包括：
[0007] 將Bi(N〇3)3 ? 5H2〇溶解在lmol/L的HN〇3中，獲取Bi(N〇3)3 ? 5H2〇酸溶液；
[0008] 將乙二醇加入所述Bi(N03)3 ? 5出0酸溶液中，攪拌30min后加入Si〇2,獲取Si〇2/Bi 光催化劑前驅(qū)體，其中，Si〇2與Bi(N〇3)3 ? 5H2〇的質(zhì)量比例為
[0009] 將所述Si〇2/Bi光催化劑前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)后，離心、洗滌、干燥后獲取Si〇2/Bi 光催化劑。
[0010] 優(yōu)選的，所述方法還包括：
[0011] 在乙二醇加入所述Bi(N〇3)3 ? 5H2〇酸溶液之后，攪拌30-60min之前，在所述Bi (從)3)3.5出0酸溶液加入?￥?，其中也（從)3)3.5112〇與？￥?的質(zhì)量比為0.364 :0.5-1。
[0012] 優(yōu)選的，所述Si02與Bi(N03)3 ? 5出0的質(zhì)量比例為3%。
[0013]優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的水熱溫度120°C-200°C。
[0014]優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)時間為12h-48h。
[0015] 優(yōu)選的，所述Bi(N03)3 ? 5出0與HN03的摩爾比為0.75:5-10。
[0016] 優(yōu)選的，所述HN〇3與乙二醇的體積比為1:4-6。
[0017]本發(fā)明還提供一種Si02/Bi光催化劑，所述Si02/Bi光催化劑是按照權(quán)利要求1-7任 意一種制備方法制備的。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：
[0019]本發(fā)明提供一種Si〇2/Bi光催化劑及其制備方法，本發(fā)明在金屬Bi上原位負(fù)載 Si〇2,制得具有優(yōu)異光催化性能的新型Si02/Bi光催化劑。一方面，Si02/Bi光催化劑較Bi光 催化劑而言，比表面積大大增加，高比表面積有利于光催化材料對目標(biāo)污染物的吸附，從而 增大光催化劑與目標(biāo)污染物的接觸面積，促進(jìn)光催化性能提高。另一方面，加入Si0 2后， Si02/Bi光催化劑中形成Bi-0-Si鍵，在等離子體作用下，金屬Bi上的電子通過Bi-0-Si鍵快 速轉(zhuǎn)移到Si0 2/Bi光催化劑的表面，從而促進(jìn)載流子的分離和轉(zhuǎn)移，增加自由基的產(chǎn)率，進(jìn) 一步提高光催化效率。另外，本發(fā)明提供的Si0 2/Bi光催化劑還具有成本低廉、化學(xué)穩(wěn)定性 強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以在光催化反應(yīng)中多次循環(huán)利用。
[0020] 應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不 能限制本發(fā)明。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種Si02/Bi光催化劑制備方法的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的XRD對比圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的FTIR對比圖； [0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的放大10萬倍的SEM圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的放大5萬倍的SEM圖；
[0026]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑TEM圖；
[0027]圖7是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的HRTEM圖；
[0028]圖8是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的EDX圖；
[0029]圖9是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑C元素的EDX圖；
[0030]圖10是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑0元素的EDX中圖；
[0031]圖11是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑Bi元素的EDX中圖；
[0032]圖12是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑Si元素的EDX中圖；
[0033]圖13是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的BET氮?dú)馕矫?附對比圖；
[0034]圖14是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的孔徑分布對比 圖；
[0035]圖15是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm、Si02/Bi光催化劑未濺射 與純Si〇2的XPS對比圖；
[0036] 圖16是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm、Si02/Bi光催化劑未濺 射、與純Si〇2的C元素對應(yīng)的XPS局部放大對比圖；
[0037] 圖17是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm、Si02/Bi光催化劑未濺 射、與純Si〇2的0元素對應(yīng)的XPS局部放大對比圖；
[0038] 圖18是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm和Si02/Bi光催化劑未濺 射的Bi元素對應(yīng)的XPS局部放大對比圖；
[0039]圖19是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm、Si02/Bi光催化劑未濺 射、與純Si〇2的Si元素對應(yīng)的XPS局部放大對比圖；
[0040] 圖20是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的UV-Vis DRS對 比圖；
[0041] 圖21是本發(fā)明提供的純Bi光催化劑的時間分辨熒光光譜圖；
[0042]圖22是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的時間分辨熒光光譜圖；
[0043]圖23是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的紫外光去除N0X 超氧自由基的檢測對比圖；
[0044]圖24是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的紫外光去除N0X 羥基自由的基檢測對比圖；
[0045]圖25是本發(fā)明實(shí)施例2、3和4制備的不同Si02負(fù)載量的Si02/Bi光催化劑的紫外光 去除N0X的降解效率圖；
[0046]圖26是本發(fā)明實(shí)施例2、5和6制備的不同水熱反應(yīng)溫度的Si02/Bi光催化劑的紫外 光去除N0X的降解效率圖；
[0047]圖27是本發(fā)明本發(fā)明實(shí)施例2、7和8制備的不同水熱反應(yīng)時間的Si02/Bi光催化劑 的紫外光去除N0X的降解效率圖；
[0048]圖28是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑、純Bi光催化劑和Si02的紫外光去 除N0X的降解效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及 附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例 中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附 權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置的例子。
[0050] 本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處。
[0051 ] 實(shí)施例1
[0052]請參見圖1，所示為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種Si02/Bi光催化劑制備方法的流程 圖。
[0053]由圖1可見，所述Si02/Bi光催化劑的制備方法包括以下步驟：
[0054]步驟 S101:將 0.364g Bi(N03)3 ? 5H20 溶解在 10ml lmol/L 的 HN〇3 中，獲取 Bi (N〇3)3 ? 5H20酸溶液；
[0055] 步驟S102:將55ml乙二醇加入所述Bi(N03)3 ? 5H20酸溶液中，攪拌30min后加入 0.01 lg Si〇2，獲取Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體；
[0056] 步驟S103:將所述Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體在160°C下水熱反應(yīng)24h后，離心、洗滌、 干燥后獲取Si02/Bi光催化劑。
[0057] 實(shí)施例2
[0058] 本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在將55ml乙二醇加入所述Bi(N03)3 ? 5H20酸溶液之 后，攪拌30min之前還包括在所述Bi(N03)3 ? 5H20酸溶液中加入0.6g PVP(Polyvinyl pyrrolidone，聚乙稀吡略燒酮）。
[0059] 試驗(yàn)表征：
[0060] 請參見圖2,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的XRD (X-ray diffraction，X射線衍射)對比圖。由圖2可見，實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑對 應(yīng)的衍射角分別是22.2°、26.9°、37.9°、39.6°、44.4°、45.7°、48.6°、55.8°、59.3°、62.1°、 67.3°和71.8°，與純扮光催化劑扮的衍射角相一致，表明本510 2/81光催化劑與純財光催化 劑的晶型一致。
[0061] 請參見圖3,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的 FTIR(Fourier Transform infrared spectroscopy，傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀）對比圖。 由圖3可見，466cm-1是Bi-0鍵的峰；1095cm- 1是O-Si-O的振動峰，表明在Si02/Bi中有形成Bi-〇-Si鍵的趨勢。
[0062] 請參見圖4和5,所示分別為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑放大10萬倍的 SEM圖和放大5萬倍的SEM(scanning electron microscope，掃描電子顯微鏡）圖。由圖4和5 可見，實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑由Si02圍繞Bi球組成且粒徑分布較為均勻。
[0063] 請參見圖6,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的TEM(Transmission electron microscope，透射電子顯微鏡）圖。由圖6可見，實(shí)施例2制備的Si〇2/Bi光催化劑 中，Si02成功負(fù)載到Bi球上。請參見圖7,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si0 2/Bi光催化劑的 HRTEM(High Resolution Transmission Electron Microscopy，高分辨率的透射電鏡）圖。 由圖7可見，實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑中Si0 2與Bi球緊密接觸，表明Si02/Bi光催化劑 的成功構(gòu)建。
[0064]請參見圖8-12,所示分別為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的EDX(Energy Dispersive X-Ray，能量色散X射線光譜）圖、C元素的EDX圖、0元素的EDX圖、Bi元素的EDX圖 以及Si元素的EDX圖。由圖8-12可見，實(shí)施例2制備的Si0 2/Bi光催化劑中同時存在C、0、Bi和 Si元素，表明Si02/Bi光催化劑的成功復(fù)合。
[0065]請參見圖13和14,所示分別為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催 化劑的BET氮?dú)馕矫摳綄Ρ葓D和孔徑分布對比圖。由圖13和14可見，實(shí)施例2制備的Si02/ Bi光催化劑的孔徑和比表面積變大，有利于載流子的轉(zhuǎn)移，從而提高Si0 2/Bi光催化劑的催 化效率。本實(shí)施例制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的比表面積、孔容量、峰對應(yīng)的 直徑請參考表1。
[0066]表1:本發(fā)明實(shí)施例2制備的S i 02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的比表面積、孔容 量、峰對應(yīng)的直徑。
[0068]由表1可以看出，與純Bi光催化劑相比，Si02/Bi光催化劑的比表面積較大，由于較 大的比表面積有利于光生電子的傳輸和光生電荷的分離，從而有利于提高光催化劑的光催 化活性；另外，比表面積大還有利于目標(biāo)污染物的附著，從而提尚去污能力，進(jìn)一步提尚光 催化劑的光催化活性。
[0069] 請參見圖15-19,圖15-19分別為實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑濺射25nm、Si02/ Bi光催化劑未派射與純Si〇2的XPS(X_ray photoelectron spectroscopy，X射線光電子能 譜分析)對比圖，以及相應(yīng)的C元素局部放大對比圖、0元素局部放大對比圖、Bi元素局部放 大對比圖、Si元素局部放大對比圖。其中，Si0 2/Bi光催化劑濺射25nm后Cls對應(yīng)的峰值為 284.76￥;018對應(yīng)的峰值分別為533.056￥、530.86￥和529.66￥ ;8丨4€對應(yīng)的峰值分別為 156.86￥、162.16￥、158.9和164.26￥，512口對應(yīng)的峰值為103.8 6￥。由圖15和圖17表明，51〇2/ Bi光催化劑濺射前，01s的特征峰529.6eV和530.8eV分別對應(yīng)于Si-0和Bi-0,表面Si0 2成功 負(fù)載到實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑表面上，而Si02/Bi光催化劑濺射后，01s的特征峰 533.05eV來自于純Si0 2,表明負(fù)載到Si02/Bi光催化劑表面的Si02中有一部分融入到Bi球內(nèi) 部。另外，由于濺射后的Si0 2/Bi光催化劑中具有Si2p對應(yīng)的特征峰值103.8eV，表明Si02/Bi 光催化劑內(nèi)部存在Si元素，進(jìn)一步證明Si0 2/Bi光催化劑的成功制備。此外，Bi 4f中156.8 和162.1eV對應(yīng)于零價Bi，來自Bi-Bi，158.9和164.2eV對應(yīng)于Bi3+，來自Bi-0。由于Bi的表面 易被空氣中的氧氣氧化，因此，Si0 2/Bi光催化劑濺射前零價Bi對應(yīng)的峰強(qiáng)度小，Bi表面形 成的氧化層阻止Bi球內(nèi)部的進(jìn)一步氧化，濺射后零價Bi對應(yīng)的峰強(qiáng)度變大。
[0070] 請參見圖20,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催化劑的 UV-Vis DRS(UV_Vis Diffuse Reflection Spectroscopy，紫外可見漫反射）對比圖。由圖 20可見，在280nm的紫外光下實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi的光吸收強(qiáng)度基本一 致，表明本Si0 2/Bi光催化劑光催化活性的提升主要與比表面積增大與Bi-0-Si鍵的形成有 關(guān)。
[0071] 請參見圖21和22,所示分別為本發(fā)明提供的純Bi光催化劑的時間分辨熒光光譜圖 以及本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑的時間分辨熒光光譜圖。采用脈沖光源對純Bi 光催化劑以及Si0 2/Bi光催化劑樣品進(jìn)行照射，得到時間分辨熒光光譜。通過對時間分辨熒 光圖譜進(jìn)行擬合，從而獲取光生載流子的熒光壽命。熒光壽命可以反映載流子的分離效率， 熒光壽命越長，載流子分離效率越高。由圖21和22可得，實(shí)施例2制備的Si0 2/Bi光催化劑的 熒光壽命為8.34，純Bi光催化劑的熒光壽命為7.76，Si02/Bi光催化劑相比于純Bi光催化劑 熒光壽命增加，從而有利于載流子的分離，進(jìn)而提高Si0 2/Bi光催化劑的催化性能。
[0072]請參見圖23和24,所示分別為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑與純Bi光催 化劑的紫外光去除N0x超氧自由基的檢測對比圖和紫外光去除N0x羥基自由的基檢測對比 圖。由圖23和24可見，Si02/Bi光催化劑相比于純Bi光催化劑在反應(yīng)時超氧自由基和羥基自 由基強(qiáng)度明顯增加，有利于Si0 2/Bi光催化劑光催化性能的提高。
[0073] 實(shí)施例3
[0074]本實(shí)施例中Si02的加入量為0.0364g，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑 的制備方法完全相同。
[0075] 實(shí)施例4
[0076]本實(shí)施例中Si02的加入量為0.364g，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑 的制備方法完全相同。
[0077] 實(shí)施例5
[0078]本實(shí)施例中Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體水熱反應(yīng)的溫度為120°C，其他步驟與實(shí)施例 2所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法完全相同。
[0079] 實(shí)施例6
[0080]本實(shí)施例中Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體水熱反應(yīng)的溫度為200 °C，其他步驟與實(shí)施例 2所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法完全相同。
[0081 ] 實(shí)施例7
[0082] 本實(shí)施例中Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體水熱反應(yīng)的時間為12h，其他步驟與實(shí)施例2 所述的Si0 2/Bi光催化劑的制備方法完全相同。
[0083] 實(shí)施例8
[0084]本實(shí)施例中Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體水熱反應(yīng)的時間為48h，其他步驟與實(shí)施例2 所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法完全相同。
[0085] 實(shí)施例9
[0086] 本實(shí)施例中PVP的加入量為0.5g，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑的 制備方法完全相同。
[0087] 實(shí)施例10
[0088]本實(shí)施例中PVP的加入量為l.Og，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑的 制備方法完全相同。
[0089] 實(shí)施例11
[0090] 本實(shí)施例中HN〇3的加入量為5ml，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑的制 備方法完全相同。
[0091] 實(shí)施例12
[0092]本實(shí)施例中HN03的加入量為5ml，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑的制 備方法完全相同。
[0093] 實(shí)施例13
[0094]本實(shí)施例中HN03的加入量為8ml，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑的制 備方法完全相同。
[0095] 實(shí)施例14
[0096]本實(shí)施例中乙二醇的加入量為20ml，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑 的制備方法完全相同。
[0097] 實(shí)施例15
[0098]本實(shí)施例中乙二醇的加入量為60ml，其他步驟與實(shí)施例2所述的Si02/Bi光催化劑 的制備方法完全相同。
[0099] 光催化性能測試：
[0100] 本發(fā)明中，Si〇2的加入量以及水熱反應(yīng)的溫度以及時間是影響Si〇2/Bi光催化劑光 催化性能的重要因素，因此，本發(fā)明針對實(shí)施例2-8中制備的Si0 2/Bi光催化劑以及Si〇2、純 Bi光催化劑進(jìn)行光催化性能測試，進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明制備的Si〇2/Bi光催化劑的催化性能。
[0101] 光催化性能測試具體過程如下:在相對濕度為60%，氧氣含量為21%的環(huán)境中，N0 流的流量設(shè)定為3.3L/min，N0的初始濃度為500ppb，將0.2g實(shí)施例2-8制得的Si0 2/Bi光催 化劑、Si02、純Bi光催化劑分別負(fù)載于玻璃圓盤上待用。光催化性能測試:光源為一支280nm 的紫外光燈管，將負(fù)載有以上催化劑的玻璃盤置于反應(yīng)器中，于常溫下光催化去除NO。
[0102] 請參見圖25,所示為本發(fā)明實(shí)施例2、3和4制備的不同Si02負(fù)載量的Si02/Bi光催化 劑的紫外光去除N0 X的降解效率圖。由圖25可見，Si02/Bi-3%光催化劑(實(shí)施例2)對N0的去 除率為53.6%，Si02/Bi-l%光催化劑(實(shí)施例3)對NO的去除率為48.7%;Si02/Bi-10% (實(shí) 施例4)光催化劑對勵的去除率為53.3%。由此可知，當(dāng)5102的加入質(zhì)量為扮(勵3) 3*5出0的 3%時，Si02/Bi光催化劑的降解效率最高，Si02的加入量過大或者過小均不利于Si0 2/Bi光 催化劑降解效率的提尚。
[0103] 請參見圖26,所示為本發(fā)明實(shí)施例2、5和6制備的不同水熱反應(yīng)溫度的Si02/Bi光 催化劑的紫外光去除N0 X的降解效率圖。由圖26可見，Si02/Bi-120°C光催化劑(實(shí)施例5)對 N0的去除率為23.2%舊0 2/^-200°(：光催化劑(實(shí)施例6)對^)的去除率為28.3%。由此可 知，Si02/Bi光催化劑制備過程中水熱反應(yīng)的溫度是影響其催化性能的重要因素，水熱反應(yīng) 的最佳溫度為160°C，溫度過低和過高均會造成Si0 2/Bi光催化劑催化性能的大幅下降。
[0104] 請參見圖27,所示為本發(fā)明實(shí)施例2、7和8制備的不同水熱反應(yīng)時間的Si02/Bi光 催化劑的紫外光去除N0 X的降解效率圖。由圖27可見，Si02/Bi-12h光催化劑(實(shí)施例7)對N0 的去除率為32.7 % ; Si02/Bi-48h光催化劑（實(shí)施例8)對NO的去除率為33.6 %。由此可知， Si02/Bi光催化劑制備過程中水熱反應(yīng)的時間是影響其催化性能的另一重要因素，水熱反 應(yīng)的最佳時間為24h，時間過長和過短均會造成Si0 2/Bi光催化劑催化性能的大幅下降。 [0105]請參見圖28,所示為本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si02/Bi光催化劑、純Bi光催化劑和Si0 2 的紫外光去除N0X的降解效率圖。由圖28可見，純Bi光催化劑和Si02對NO的去除率分別為 36.9%和0.12%。本發(fā)明將510 2負(fù)載在金屬扮上，制得的5102/^光催化劑的光催化去除勵 的性能相對于純Bi光催化劑有明顯的增強(qiáng)效果。由此可見，用Si0 2來修飾等離子體光催化 劑Bi，不僅明顯提高了光催化效率，同時顯著降低了光催化在實(shí)際應(yīng)用中的成本，具有非常 廣泛的前景。
[0106] 術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包 括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的 其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制 的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物 品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0107] 以上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā) 明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括： 將Bi(N03)3 · 5H20溶解在lmol/L的HN〇3中，獲取Bi(N03)3 · 5H20酸溶液； 將乙二醇加入所述Bi(N03)3 · 5H20酸溶液中，攪拌30min后加入Si02,獲取Si02/Bi光催 化劑前驅(qū)體，其中，Si02與Bi(N03)3 · 5H20的質(zhì)量比例為1%-10%; 將所述Si02/Bi光催化劑前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)后，離心、洗滌、干燥后獲取Si02/Bi光催 化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法還包括： 在乙二醇加入所述Bi(N0 3)3 · 5H20酸溶液之后，攪拌30-60min之前，在所述Bi(N03)3 · 5H20酸溶液加入PVP，其中，Bi(N03)3 · 5H20與PVP的質(zhì)量比為0.364:0.5-1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述Si02與Bi (Nods · 5H20的質(zhì)量比例為3%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的水 熱溫度 120°C_200°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的反 應(yīng)時間為12h-48h。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述Bi (Nosh · 5H20與HN〇3的摩爾比為0.75:5-10。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si 02/Bi光催化劑的制備方法，其特征在于，所述HN〇3與乙二醇 的體積比為1:4-6。8. -種Si02/Bi光催化劑，其特征在于，所述Si02/Bi光催化劑是按照權(quán)利要求1-7任意 一種制備方法制備的。
【文檔編號】B01J23/18GK106000389SQ201610550449
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月13日
【發(fā)明人】孫艷娟, 倪紫琳, 董帆, 李欣蔚, 崔雯
【申請人】重慶工商大學(xué)