一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，属于无机环保光催化材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：将廉价Cu(OH)2负载到Bi2MoO6纳米粉体的表面，Cu(OH)2作为助催化剂促进电荷载流子从Bi2MoO6迁移到Cu(OH)2上，抑制了电子和空穴的复合，从而提高Bi2MoO6光解水制氢的催化活性，具有巨大的潜在工业应用前景。

权利要求

1.一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）在搅拌条件下将五水合硝酸铋和二水合钼酸钠按摩尔比2:1溶于去离子水中形成硝酸铋与钼酸钠的混合溶液，在室温条件下将硝酸铋与钼酸钠的混合溶液搅拌2h后转移至水热反应釜中，然后将水热反应釜放入微波消解仪中于120℃微波反应5-30min，待反应结束后冷却、洗涤、干燥得到Bi2MoO6纳米粉体；

（2）配制硝酸铜溶液，在搅拌状态下向硝酸铜溶液中加入氢氧化钠和步骤（1）得到的Bi2MoO6纳米粉体得到混合溶液，其中氢氧化钠与硝酸铜的摩尔比为1:0.5，Bi2MoO6纳米粉体与硝酸铜的摩尔比为1:0.005-0.015；

（3）将步骤（2）得到的混合溶液在室温下搅拌反应6h，反应结束后过滤、干燥得到具有高催化活性的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂。

2.根据权利要求1所述的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述硝酸铋与钼酸钠的混合溶液中硝酸铋的摩尔浓度为0.01-0.05mol/L。

3.根据权利要求1所述的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述硝酸铜溶液中硝酸铜的摩尔浓度为0.001-0.006mol/L。

说明书

一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于无机环保光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法。

背景技术

[0002] 化石燃料如煤、石油、天然气作为一种不可再生能源，在人类生活和世界经济的发展进程中都起着至关重要的作用。然而，人类肆意开采使用化石燃料的同时，却忽略了资源日益减少的能源危机问题，化石燃料的燃烧也给全球范围带来了严重的环境污染。因此，发展清洁可再生能源成为全世界研究者们重视的课题。氢气能源因其高效、环境友好和可循环利用等特点，在未来有可能取代化石燃料的地位。利用半导体材料光催化分解水制备氢气被认为是极具前景的制氢技术。

[0003] Bi2MoO6由于其相对较窄的禁带宽度、良好的热稳定性和光催化性能从而受到人们的广泛关注，其导带电势比EH2/H+更负，满足光催化分解水制备氢气的条件，是一种很有潜力的光催化制氢材料。但纯Bi2MoO6在光催化分解水的过程中存在光生电子和空穴容易复合，量子效率低的缺点，限制了其在工业上的应用。为了提高Bi2MoO6的量子效率及光解水制氢的效率，通常将金属铂作为助催化剂负载在Bi2MoO6表面，从而有效降低光生电子的复合效率，进而提高Bi2MoO6光解水制氢的效率。然而，助催化剂金属铂的价格昂贵，从而限制其在工业中的应用。本发明将廉价Cu(OH)2负载到Bi2MoO6的表面，Cu(OH)2作为助催化剂促进电荷载流子从Bi2MoO6迁移到Cu(OH)2上，抑制了电子和空穴的复合，从而提高Bi2MoO6光解水制氢的催化活性，具有巨大的潜在工业应用前景。

发明内容

[0004] 本发明解决的技术问题是提供了一种操作简单且易于实现的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，该方法制得的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂可见光利用率高、光量子效率高且光催化制氢活性好。

[0005] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：

[0006] （1）在搅拌条件下将五水合硝酸铋和二水合钼酸钠按摩尔比2:1溶于去离子水中形成硝酸铋与钼酸钠的混合溶液，在室温条件下将硝酸铋与钼酸钠的混合溶液搅拌2h后转移至水热反应釜中，然后将水热反应釜放入微波消解仪中于120℃微波反应5-30min，待反应结束后冷却、洗涤、干燥得到Bi2MoO6纳米粉体；

[0007] （2）配制硝酸铜溶液，在搅拌状态下向硝酸铜溶液中加入氢氧化钠和步骤（1）得到的Bi2MoO6纳米粉体得到混合溶液，其中氢氧化钠与硝酸铜的摩尔比为1:0.5，Bi2MoO6纳米粉体与硝酸铜的摩尔比为1:0.005-0.015；

[0008] （3）将步骤（2）得到的混合溶液在室温下搅拌反应6h，反应结束后过滤、干燥得到具有高催化活性的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂。

[0009] 进一步优选，所述硝酸铋与钼酸钠的混合溶液中硝酸铋的摩尔浓度为0.01-0.05mol/L。

[0010] 进一步优选，所述硝酸铜溶液中硝酸铜的摩尔浓度为0.001-0.006mol/L。

[0011] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

[0012] 1、采用适宜的合成工艺制备出能带结构相匹配的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂，利用两种半导体之间的能级差能使光生载流子由一种半导体微粒的能级注入到另一种半导体微粒的能级上，从而提高光生电荷的分离效率，进而提高负载型光催化剂的制氢性能；

[0013] 2、根据微波水热法加热速率快和溶液受热均匀等特点，采用微波水热法制备出的晶粒粒度小且团聚程度低的高活性Bi2MoO6纳米粉体，有效提高了负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的活性；

[0014] 3、采用廉价的Cu(OH)2助催化剂代替昂贵的金属铂，从而有效降低了负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的生产成本，提升其工业应用前景。

附图说明

[0015] 图1为300W氙灯照射下，本发明实施例1所制备的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂和纯Bi2MoO6光催化剂的光催化分解水制氢效率柱形图（操作条件：催化剂的量：0.05g；牺牲剂三乙醇胺的量：10mL）。从图中可以看出，在模拟可见光的照射下，光照6h后，负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂的产氢效率明显高于纯Bi2MoO6光催化剂的产氢效率，表现出明显增强的光催化活性。

具体实施方式

[0016] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

[0017] 实施例1

[0018] （1）在搅拌条件下将0.01mol五水合硝酸铋和0.005mol二水合钼酸钠溶于1000mL去离子水中形成硝酸铋与钼酸钠的混合溶液，在室温条件下将硝酸铋与钼酸钠的混合溶液搅拌2h后转移至水热反应釜，然后将水热反应釜放入微波消解仪中于120℃微波反应5min，待反应结束后冷却、洗涤、干燥得到Bi2MoO6纳米粉体；

[0019] （2）配制0.001mol/L的硝酸铜溶液25mL，在搅拌状态下向硝酸铜溶液中加入0.05mmol氢氧化钠和5mmol步骤（1）得到的Bi2MoO6纳米粉体得到混合溶液；

[0020] （3）将步骤（2）得到的混合溶液在室温下搅拌反应6h，反应结束后过滤、干燥得到具有高催化活性的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂。

[0021] 实施例2

[0022] （1）在搅拌条件下将0.02mol五水合硝酸铋和0.01mol二水合钼酸钠溶于1000mL去离子水中形成硝酸铋与钼酸钠的混合溶液，在室温条件下将硝酸铋与钼酸钠的混合溶液搅拌2h后转移至水热反应釜，然后将水热反应釜放入微波消解仪中于120℃微波反应10min，待反应结束后冷却、洗涤、干燥得到Bi2MoO6纳米粉体；

[0023] （2）配制0.002mol/L的硝酸铜溶液75mL，在搅拌状态下向硝酸铜溶液中加入0.3mmol氢氧化钠和10mmol步骤（1）得到的Bi2MoO6纳米粉体得到混合溶液；

[0024] （3）将步骤（2）得到的混合溶液在室温下搅拌反应6h，反应结束后过滤、干燥得到具有高催化活性的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂。

[0025] 实施例3

[0026] （1）在搅拌条件下将0.05mol五水合硝酸铋和0.025mol二水合钼酸钠溶于1000mL去离子水中形成硝酸铋与钼酸钠的混合溶液，在室温条件下将硝酸铋与钼酸钠的混合溶液搅拌2h后转移至水热反应釜，然后将水热反应釜放入微波消解仪中于120℃微波反应30min，待反应结束后冷却、洗涤、干燥即可得到Bi2MoO6纳米粉体；

[0027] （2）配制0.006mol/L的硝酸铜溶液50mL，在搅拌状态下向硝酸铜溶液中加入0.6mmol氢氧化钠和30mmol步骤（1）得到的Bi2MoO6纳米粉体得到混合溶液；

[0028] （3）将步骤（2）得到的混合溶液在室温下搅拌反应6h，反应结束后过滤、干燥得到具有高催化活性的负载型Bi2MoO6/Cu(OH)2光催化剂。

[0029] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。