钨酸铋-氮化硼复合光催化材料合成过程

      钨酸铋-氮化硼复合光催化材料合成过程

      半导体光催化技术以其高效的特点日益受到人们的重视，用于解决环境污染问题和太阳能转换。对于高效光催化剂的选择是半导体光催化技术最重要的一个方面。

      目前，大约有200多种半导体可用于光催化反应，但是，较低的量子效率和严重的光腐蚀现象影响了大多数光催化剂的应用。适合大规模普及的材料只有钛、钨、铋、锌等几种。

      因此，如何提高半导体光催化剂光生电子空穴的分离效率以抑制其快速复合是光催化技术所面临的问题。在常见的光催化剂品类中，钨酸铋(Bi2WO6)为层状结构，含有钙钛矿型结构片层，固有的较宽禁带特性(2.5～2.8eV)，有良好的可见光电响应，是一种理想的可见光光催化材料。

      但研究和实践中，学者们也发现，钨酸铋光催化剂易发现电子-空穴易复合，从而影响其催化效率。也因此，在工业中，对钨酸铋进行材料复合修饰是最常用的方案。例如将钨酸铋与氮化硼复合，可以提高光生电子的传输速率，从而提高光催化性能。钨酸铋-氮化硼复合光催化材料的合成过程如下：

      步骤1，将1g六方氮化硼粉体、0.5g硝酸钠和30g浓硫酸混合后置于冰水浴中搅拌均匀得到悬浮液，将0.5g高锰酸钾缓慢加入到悬浮液，，持续搅拌反应8h，然后加入4g双氧水并持续搅拌反应0.5h，待反应结束后将悬浮液在3000rpm条件下离10min，将上层悬浮液用微孔抽滤，去离子水洗涤至中性，60℃干燥12h后得到氮化硼纳米片；

      步骤2，将0.49g五水硝酸铋溶解于19.6g浓度为10％的硝酸溶液，然后加入2.48g氮化硼纳米片和0.16g钨酸钠得到混合溶液，将混合溶液超声搅拌均匀，转移至水热反应釜，并置于烘箱中加热至120℃处理5h后自然冷却至室温，将得到的产物离心分离洗涤，于80℃干燥12h，得到钨酸铋-氮化硼复合光催化材料。

      氮化硼具有与石墨相似的结构，但是与石墨相比，氮化硼还具有很多优异的物理化学特性，如耐高温、高导热、优异的电学性能、良好的高温稳定性以及化学稳定性等。以氮化硼纳米片作为光催化剂载体，将半导体光催化剂负载于氮化硼纳米片上，体系受光照激发后，氮化硼纳米片表面的电负性会吸引半导体价带的光生空穴以促进空穴的迁移，进而提高光生载流子的迁移效率。此外，氮化硼纳米片大的比表面有利于增加复合体系的吸附性能，因此，将氮化硼与钨酸铋复合，可以大幅提升材料的光催化性能。