一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法与应用

1.本发明涉及催化技术领域，尤其是涉及一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.双氧水(h2o2)是一种绿色的氧化剂，被用于漂白、杀菌、污水处理和有机合成等应用中，国内市场对h2o2需求量日益的增加。但目前合成h2o2的方法主要为蒽醌法，该方法对设备要求高，耗能大且危害环境，因此，开发环境友好，耗能低的合成h2o2的新方法势在必行。
3.光催化高级氧化法，是合成h2o2的一种十分有前途的方法。然而，常规半导体光催化高级氧化技术因为量子效率低(《10％)，使其难以满足生产生活的实际需求，因此设法提高半导体光催化反应活性是十分必要的。压电材料，在外应力作用下可以感生压电极化电荷，产生表面压电势。该压电势一方面可作为反应驱动力，诱发表界面氧化还原催化反应，另一方面该压电势诱导的内建电场可以促进光生电荷的定向分离与转移。将压电材料与窄带隙半导体或金属纳米颗粒组合在一起，是弥补压电材料光响应性能差、电导率、载流子浓度低等固有缺陷的一种途径。例如，shi等(nano energy 2020,69,104448)将bivo4量子点装饰在zno纳米棒上，构建压电势辅助光催化剂。结果表明，优化bivo4量子点装饰的zno纳米棒阵列在机械刺激下降解甲醛的效率显著提高。yan等(applied catalysis b:environmental 2019,259,118084)制备了au纳米粒子修饰bivo4(au/bivo4)，au/bivo4双功能压电催化剂，显著提高了
·
oh生成率和h2o2的积累。上述方法虽然可以在一定程度上提高催化剂的性能，但制备成本高昂，虽然bivo4对可见光有很好的吸收，但在bivo4中，光生空穴扩散长度小于50nm，这限制了光催化层的厚度，导致光生电荷分离能力差，大部分到达催化剂表面前就发生了复合。有研究表明二维层状结构bi2wo6可在层间通过化学键的堆叠形成异质结构并形成内建电场，增强电荷分离，甚至诱导新的能带结构，具有优异的压电性能(nature communications 2015,6,8340)。同时，超薄的层状二维材料还具有挠曲电性，有更高的极化电势，可抑制载流子的复合并加速其分离和转移。综合考虑异质结的优点和铋基半导体的独特结构，在两个晶体结构非常相似的铋基半导体之间构建一个完美的异质结是可取的。因此，利用形态工程，将具有特定结构、形貌的压电材料与光催化材料结合，是提高催化剂性能的重要方法。
4.针对上述问题，利用形态工程开发一种同时利用光和机械震动，且制备成本低，无毒无害、高效的催化合成h2o2和降解罗丹明b的催化剂以切实满足实际发展的需要，是十分有意义且必要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法与应用，通过形态工程构筑了催化剂的独特结构，结合了压电材
料和光催化剂的优点，具有成本低、易制备，结构独特，比表面积大，接触位点多，载流子运输距离短等优势，制备步骤简单能耗低，可规模化生产，且材料绿色并可回收再利用，能够用于催化合成h2o2和降解罗丹明b。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明的第一目的是提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
8.s1、通过kbr或十六烷基三甲基溴化铵(ctab)辅助自下而上的方法制备单层片状结构的钨酸铋；
9.s2、通过水热模板法在步骤s1得到的单层片状结构的钨酸铋上生长量子钒酸铋，得到钨酸铋-钒酸铋复合催化剂。
10.进一步地，步骤s1具体过程包括以下子步骤：
11.s11、将2-6mmol硝酸铋五水合物(bi(no3)3·
5h2o)溶于1-2m稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液；
12.s12、在步骤s11中得到的澄清溶液中加入1-3mmol钨酸钠二水合物(na2wo4·
2h2o)和0.05-0.15g kbr或加入1-3mmol钨酸钠二水合物(na2wo4·
2h2o)和0.05-0.15g catb，搅拌均匀后转入到高压反应釜中，在120-180℃下反应24-36h，经离心洗涤得到所述单层片状结构的钨酸铋。
13.进一步优选地，步骤s11中，所述硝酸铋五水合物(bi(no3)3·
5h2o)的加入量为2mmol。
14.进一步优选地，步骤s12中，所述反应的温度为120-140℃。
15.进一步地，步骤s2具体过程包括以下子步骤：
16.s21、将0.48-0.72g硝酸铋五水合物(bi(no3)3·
5h2o)溶于1m稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液；
17.s22、在步骤s21中得到的澄清溶液中加入0.12-0.18g偏钒酸铵(nh4vo3)，搅拌均匀后加入0.2-0.8g硅凝胶继续搅拌，然后加入2-3g所述单层片状结构的钨酸铋，搅拌均匀，经干燥、400-600℃煅烧后，得到粉末；
18.s23、将步骤s22中得到的粉末加到去离子水中超声分散后转入高压反应釜中，在180-200℃下反应24-48h，经离心洗涤后，60-80℃下干燥得到所述单层片状结构的钨酸铋上原位生长纳米尺寸的量子钒酸铋，得到所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂。
19.进一步优选地，步骤s23中，所述反应的温度为180℃。
20.本发明的第二个目的是提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂包括钨酸铋(bi2wo6)和生长在其上的钒酸铋(bivo4)；所述钨酸铋为单层片状结构的钨酸铋，通过水热模板法在所述单层片状结构的钨酸铋上生长量子钒酸铋(q-bivo4)；所述钒酸铋为纳米尺寸。
21.进一步地，所述单层片状结构的钨酸铋(bi2wo6)是由kbr或ctab辅助自下而上的方法来制造的。
22.本发明的第三个目的是提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于催化合成h2o2或将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于降解罗丹明b(rhb)。
23.进一步地，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于催化合成h2o2的具体过程包括以下步骤：
24.s311、将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂分散至装有乙醇-水溶液的烧杯中，将烧杯置于反应系统中，然后在100-150mw cm
–2模拟太阳光源和超声振动频率为35-45khz、功率为150-200w的作用下催化合成h2o2。
25.进一步地，步骤s311中，所述乙醇-水溶液中乙醇与水的体积比为0.20-1:1；步骤s311中，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂与乙醇-水溶液的质量比为0.001-0.005:1。
26.进一步优选地，步骤s311中，所述功率为180w。
27.进一步地，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于降解罗丹明b的具体过程包括以下步骤：
28.s321、将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂20-50mg分散到浓度为20-50mg/l的50ml rhb溶液中，避光搅拌30-60min，使rhb溶液与催化剂达到吸、脱附平衡，得到吸、脱附平衡的溶液；
29.s322、将步骤s321中得到的吸、脱附平衡的溶液置于100-150mw cm-2
模拟太阳光源和超声振动频率为35-45khz、功率为150-200w的作用下降解rhb，间隔20-30min取3-6ml反应澄清液通过紫外-可见光分析仪测试rhb的浓度。
30.进一步地，步骤s321中，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂质量与罗丹明b的浓度比为0.5-1:1。
31.进一步优选地，步骤s322中，所述功率为180w。
32.进一步地，催化反应在超声波清洗机反应系统通过循环水浴将温度控制在20-25℃下进行，所述催化反应指的是用自然光与机械震动催化合成h2o2和降解罗丹明b，催化反应的催化剂为上述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂。
33.进一步优选地，催化反应在超声波清洗机反应系统通过循环水浴将温度控制在25℃下进行。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
35.1)本发明提供的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法，结合了钒酸铋和钨酸铋的优势，通过形态工程构筑了催化剂的独特结构，且易于操作和规模化生产。
36.2)本发明提供的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，钒酸铋和钨酸铋成本低，无毒可回收使用。
37.3)本发明提供的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法，利用压电材料和光材料的耦合，提高了自然光和机械震动的利用率，尤其是片状结构增大了材料与反应物的接触面积，增加了反应位点，超薄的片层降低了载流子的运输距离，促进光生电子和空穴的分离，纳米尺寸的量子bivo4提高了光子效率，因此该催化剂在催化技术领域具有很大的应用价值。
附图说明
38.图1(a)为本发明对比例1中的bi2wo6扫描电镜(sem)图；图1(b)为本发明对比例2中的q-bivo4扫描电镜(sem)图；图1(c)为本发明实施例1中制备的催化剂(w-0.30v)的低分辨透射电镜(tem)图；图1(d)本发明实施例1中制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂(w-0.30v)的
高分辨透射电镜(tem)图。
39.图2为bi2wo6、bivo4的标准pdf卡片图和本发明对比例1中的bi2wo6、对比例2中的q-bivo4、实施例1中的w-0.30v的x射线衍射(xrd)图。
40.图3为对比应用实施例1中的未加催化剂，本发明应用实施例1、对比应用实施例2、3和4中的加入bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化合成h2o2的效果对比图；其中，bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v在光照(a)、超声(b)、光照和超声(c)下催化合成h2o2的浓度随反应时间的变化曲线图；图3(d)为w-0.30v在光照、超声、光照和超声作用下催化合成h2o2的浓度随时间变化的曲线图。
41.图4为对比应用实施例1中的未加催化剂，本发明应用实施例2、对比应用实施例2、3和4中的加入bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化降解rhb的效果对比图；其中，bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v在光照(a)、超声(b)、光照和超声(c)下催化降解rhb随反应时间的变化曲线图；图4(d)是w-0.30v在光照、超声、光照和超声作用下催化降解rhb的浓度随时间变化的曲线图。
42.图5为本发明实施例1所制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂(w-0.30v)的结构示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
44.本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
45.实施例1
46.本实施例中提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，该钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法包括如下步骤：
47.(1)首先将2mmol bi(no3)3·
5h2o(99.0％，国药集团)，溶于1m的稀硝酸(国药集团)或乙二醇(99.5％，国药集团)溶液中搅拌，得到澄清溶液后加入1mmol na2wo4·
2h2o和0.05g的kbr(99.0％，国药集团)，搅拌均匀后转入到高压反应釜中，在120℃下加热24h，得到单层片状结构的bi2wo6。
48.(2)将0.48g的bi(no3)3·
5h2o溶于1m稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液后，加入0.12g的nh4vo3(99.5％，国药集团)、0.2g的硅凝胶(40％，国药集团)和2g制备的单层片状结构的bi2wo6到上述溶液中，并搅拌30min。混合溶液在80℃下干燥12h后，将粉末放入瓷船转移到马弗炉中，在空气中400℃下煅烧。
49.(3)最后，通过超声处理将粉末分散在70ml去离子水中30分钟，并在反应釜中180℃下反应24小时。自然冷却至室温后，将产物离心并用去离子水洗涤数次，然后将材料在80℃下干燥12小时，得到粉末即为催化剂。
50.所得催化剂粉末标记为w-0.30v，其中“0.30”表示添加的单层片状结构的bi2wo6与bi(no3)3·
5h2o、nh4vo3和的质量比。
51.实施例2
52.本实施例中提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，该催化剂的制备方法与实施例1中的制备方法的区别在于：步骤(1)具体为首先将6mmol bi(no3)3·
5h2o(99.0％，国药集团)，溶于2m的稀硝酸(国药集团)或乙二醇(99.5％，国药集团)溶液中搅拌，得到澄清溶液后加入3mmol na2wo4·
2h2o和0.15g的kbr(99.0％，国药集团)，搅拌均匀后转入到高压反应釜中，在140℃下加热36小时，得到单层片状结构的bi2wo6。
53.实施例3
54.本实施例中提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，该催化剂的制备方法与实施例1中的制备方法的区别在于：步骤(2)具体为将0.72g的bi(no3)3·
5h2o溶于1m稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液后，加入0.18g的nh4vo3(99.5％，国药集团)、0.8g的硅凝胶(40％，国药集团)和3g制备的单层片状结构的bi2wo6到上述溶液中，并搅拌30min。混合溶液在80℃下干燥12h后，将粉末放入瓷船转移到马弗炉中，在空气中600℃下煅烧。
55.实施例4
56.本实施例中提供一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，该催化剂的制备方法与实施例1中的制备方法的区别在于：步骤(4)具体为通过超声处理将粉末分散在70ml去离子水中30分钟，并在反应釜中200℃下反应48小时。自然冷却至室温后，将产物离心并用去离子水洗涤数次，然后将材料在60℃下干燥12小时，得到粉末即为催化剂。
57.对比例1
58.本对比例提供一种单层片状结构的bi2wo6，制备方法包括如下步骤：
59.首先将2mmol bi(no3)3·
5h2o(99.0％，国药集团)，溶于1m的稀硝酸(国药集团)或乙二醇(99.5％，国药集团)溶液中搅拌，得到澄清溶液后加入1mmol na2wo4·
2h2o和0.05-0.15g的kbr(99.0％，国药集团)，搅拌均匀后转入到高压反应釜中，在120℃下加热24小时，得到单层片状结构的bi2wo6。
60.对比例2
61.本对比例提供一种纳米尺寸的量子钒酸铋(q-bivo4)，制备方法包括如下步骤：
62.将0.48g的bi(no3)3·
5h2o溶于1m稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液后加入0.12g的nh4vo3(99.5％，国药集团)，搅拌均匀后加入0.2g硅凝胶(40％，国药集团)，搅拌均匀，经干燥、400℃煅烧后，将粉末加到去离子水中超声分散，随后转入高压反应釜中，在180℃下加热24小时，经离心、洗涤，80℃下箱式烘箱(84011型，上海康路仪器设备有限公司)干燥，获得q-bivo4。
63.应用实施例1
64.本应用实施例提供一种用实施例1所得的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂催化合成h2o2的方法，包括如下步骤：
65.将实施例1所得的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂(w-0.30v)分散至装有乙醇-水溶液的烧杯中，将烧杯置于反应系统中，然后在100-150mw cm
–2模拟太阳光源(模拟太阳光源为500w氙灯bbzm-ι型)和超声(180/360w，40khz，深圳市新开达电子有限公司)振动频率为40khz、功率为180w的作用下催化合成h2o2；乙醇-水溶液中乙醇与水的体积比为0.20:1；催化剂与乙醇-水溶液的质量比为0.001:1，催化过程温度为室温，温度通过循环冷却水提供。
66.应用实施例2
67.本应用实施例提供一种用实施例1所得的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂降解rhb的方法，包括如下步骤：
68.(1)将实施例1所得的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂(w-0.30v)50mg分散到浓度为50mg/l的50ml rhb溶液中，避光搅拌30分钟，使rhb溶液与催化材料达到吸、脱附平衡；
69.(2)将步骤(1)中吸、脱附平衡的溶液置于100mw cm-2
模拟太阳光源和超声振动频率为40khz、功率180w的作用下降解rhb，间隔20分钟取6ml溶液并取上清液，通过紫外-可见分光光度计(日立u-3310)测试澄清溶液rhb特征吸收峰波长处的吸光度。
70.对比应用实施例1
71.本对比应用实施例提供一种未加催化剂的催化合成h2o2和降解rhb的方法，包括如下步骤：
72.将未加催化剂的乙醇-水溶液(体积比为0.20:1)和浓度为50mg/l的50ml rhb溶液置于频率为40khz、功率180w下超声和100mw cm-2
模拟太阳光源照射和超声振动频率为40khz、功率180w的超声下，使用紫外-可见分光光度计测试澄清溶液在h2o2和rhb特征吸收峰波长处的吸光度。
73.对比应用实施例2
74.本对比应用实施例提供一种未加催化剂的催化合成h2o2和降解rhb的方法，包括如下步骤：
75.将bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化剂加入到乙醇-水溶液(体积比为0.20:1)和浓度为50mg/l的50ml rhb溶液中，然后分别置于100mw cm-2
模拟太阳光源照射使用紫外-可见分光光度计测试澄清溶液在h2o2和rhb特征吸收峰波长处的吸光度。
76.对比应用实施例3
77.本对比应用实施例提供一种未加催化剂的催化合成h2o2和降解rhb的方法，包括如下步骤：
78.将bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化剂加入到乙醇-水溶液(体积比为0.20:1)和浓度为50mg/l的50mlrhb溶液中，然后分别置于频率为40khz、功率180w下超声，使用紫外-可见分光光度计测试澄清溶液在h2o2和rhb特征吸收峰波长处的吸光度。
79.对比应用实施例4
80.本对比应用实施例提供一种未加催化剂的催化合成h2o2和降解rhb的方法，包括如下步骤：
81.将bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化剂加入到乙醇-水溶液(体积比为0.20:1)和浓度为50mg/l的50ml rhb溶液中，然后分别置于100mw cm-2
模拟太阳光源照射和超声振动频率为40khz、功率180w的超声下，使用紫外-可见分光光度计测试澄清溶液在h2o2和rhb特征吸收峰波长处的吸光度。
82.图1(a)是对比例1中的bi2wo6的扫描电镜图(sem)，从图中可以看出bi2wo6为片状结构且分布均匀。
83.图1(b)是对比例2中的q-bivo4的sem图，q-bivo4形貌为规整的十面体，且为纳米尺寸。
84.图1(c)是实施例1中的w-0.30v的低分辨透射电镜图(tem)和图1(d)、为高分辨tem，从图中可以看出，q-bivo4均匀分布于片状bi2wo6的宽面和窄面上，形成异质结。已上的
图说明我们成功合成了类“芝麻饼”结构的催化剂。
85.图2是bi2wo6、bivo4的标准pdf卡片图和bi2wo6、q-bivo4、w-0.30v的x射线衍射(xrd)图，从图中可以看出，制备的bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v材料的衍射峰与相应物质标准卡片的特征峰一致，说明成功合成了相应的催化剂材料。
86.图3是未加催化剂，加入bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化合成h2o2的效果对比图，bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v在光照(a)、超声(b)、光照和超声(c)下催化合成h2o2的浓度随反应时间的变化曲线。在相同的反应时间内，相比于bi2wo6和q-bivo4，w-0.30v合成的h2o2浓度最高，说明压电材料与光材料独特的结构提高了光和机械震动的捕获能力，促进了钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的性能。图3(d)是w-0.30v在光照、超声、光照和超声作用下催化合成h2o2的浓度随时间变化的曲线，在光照和超声作用下，w-0.30v合成的h2o2浓度最高，说明催化剂的独特结构耦合了压电-光效应，促进了w-0.30v界面电荷转移，提高了催化合成h2o2的性能。
87.图4是未加催化剂，加入bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v催化降解rhb的效果对比图，bi2wo6、q-bivo4和w-0.30v在光照(a)、超声(b)、光照和超声(c)下催化降解rhb随反应时间的变化曲线。由于br-的存在，使bi2wo6带负电荷，可使带正电荷的rhb更好的吸附在bi2wo6上，然后再催化降解rhb，这使的材料与rhb有更多的接触，提高了材料的降解性能。从图中可以看出，在相同的反应时间内，相比于bi2wo6和q-bivo4，w-0.30v的降解性能最高，说明压电材料与光材料独特的结构提高了光和机械震动的捕获能力，促进了催化剂的降解性能。图4(d)是w-0.30v在光照、超声、光照和超声作用下催化降解rhb的浓度随时间变化的曲线，在光照和超声作用下，w-0.30v催化降解rhb性能最优，说明催化剂的独特结构耦合了压电-光效应，促进了w-0.30v界面电荷转移，产生了更多的氧自由基，提高了催化降解rhb的性能。
88.图5为实施例1制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的类“芝麻饼”结构示意图。由钨酸铋(bi2wo6)和生长在其上的钒酸铋(bivo4)组成，所述钨酸铋具有单层片状结构，然后通过水热模板法在单层片状结构上生长量子钒酸铋(q-bivo4)，所述钒酸铋为纳米尺寸。
89.上述实施例表明：本发明提供了一种用自然光、机械震动催化合成h2o2和降解rhb用催化剂(钨酸铋-钒酸铋复合催化剂)，该催化剂结合了钒酸铋和钨酸铋的优势，通过合理的形态工程构筑了催化剂的独特结构，且易于操作和规模化生产。另外，钒酸铋和钨酸铋成本低，无毒且可回收使用。制备的单层片状结构的bi2wo6表面由于br-的存在使其带负电荷，增加了催化剂对正电荷染料rhb的吸附，同时，增加了rhb与催化剂的接触，提高了催化剂的降解性能。催化剂利用压电材料和光材料的耦合，提高了自然光和机械震动的利用率，尤其是片状结构增大了材料与反应物的接触面积，增加了反应位点，产生了更多氧自由基；且超薄的片层降低了载流子的运输距离，促进光生电子和空穴的分离，纳米尺寸的量子bivo4比表面积大，提高了光子利用效率。
90.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法包括如下步骤：s1、通过kbr或十六烷基三甲基溴化铵辅助自下而上的方法制备单层片状结构的钨酸铋；s2、通过水热模板法在步骤s1得到的单层片状结构的钨酸铋上生长量子钒酸铋，得到所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂。2.根据权利要求1所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1具体过程包括以下子步骤：s11、将硝酸铋五水合物溶于稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液；s12、在步骤s11中得到的澄清溶液中加入钨酸钠二水合物和kbr或加入钨酸钠二水合物和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀后转入到高压反应釜中，在120-180℃下反应24-36h，经离心洗涤得到所述单层片状结构的钨酸铋。3.根据权利要求1所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2具体过程包括以下子步骤：s21、将硝酸铋五水合物溶于稀硝酸或乙二醇溶液中搅拌，得到澄清溶液；s22、在步骤s21中得到的澄清溶液中加入偏钒酸铵，搅拌均匀后加入硅凝胶继续搅拌，然后加入所述单层片状结构的钨酸铋，搅拌均匀，经干燥、煅烧后，得到粉末；s23、将步骤s22中得到的粉末加到去离子水中超声分散后转入高压反应釜中，在180-200℃下反应24-48h，经离心洗涤后得到所述单层片状结构的钨酸铋上原位生长纳米尺寸的量子钒酸铋，得到钨酸铋-钒酸铋复合催化剂。4.一种采用如权利要求1-3中任一项所述的制备方法制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，其特征在于，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂包括钨酸铋和生长在其上的钒酸铋；所述钨酸铋为单层片状结构的钨酸铋，通过水热模板法在所述单层片状结构的钨酸铋上生长量子钒酸铋；所述钒酸铋为纳米尺寸。5.根据权利要求4所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂，其特征在于，所述单层片状结构的钨酸铋是由kbr或十六烷基三甲基溴化铵辅助自下而上的方法来制造的。6.一种如权利要求1-3中任一项所述的制备方法制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂或如权利要求4-5中任一项所述的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，其特征在于，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于催化合成h2o2。7.根据权利要求6所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，其特征在于，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于催化合成h2o2的具体过程包括以下步骤：s311、将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂分散至乙醇-水溶液中，然后在100-150mw cm
–2模拟太阳光源和超声振动频率为35-45khz、功率为150-200w的作用下催化合成h2o2。8.根据权利要求7所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，其特征在于，步骤s311中，所述乙醇-水溶液中乙醇与水的体积比为0.20-1:1；步骤s311中，所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂与乙醇-水溶液的质量比为0.001-0.005:1。9.一种如权利要求1-3中任一项所述的制备方法制备的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂或如权利要求4-5中任一项所述的钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，其特征在于，将所述钨
酸铋-钒酸铋复合催化剂用于降解罗丹明b。10.根据权利要求9所述的一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂的应用，其特征在于，将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂用于降解罗丹明b的具体过程包括以下步骤：s321、将所述钨酸铋-钒酸铋复合催化剂20-50mg分散到浓度为20-50mg/l的50ml罗丹明b溶液中，避光搅拌30-60min，使罗丹明b溶液与钨酸铋-钒酸铋复合催化剂达到吸、脱附平衡，得到吸、脱附平衡的溶液；s322、将步骤s321中得到的吸、脱附平衡的溶液置于100-150mw cm-2
模拟太阳光源和超声振动频率为35-45khz、功率为150-200w的作用下降解罗丹明b，间隔20-30min取3-6ml反应澄清液通过紫外-可见光分析仪测试罗丹明b的浓度。

技术总结
本发明涉及一种钨酸铋-钒酸铋复合催化剂及其制备方法与应用，催化剂是由单层片状的钨酸铋和纳米量子钒酸铋通过水热法合成，结合了压电材料和光催化剂的优点，具有成本低、易制备，结构独特，比表面积大，暴露更多边缘活性位点，载流子运输距离短等优势。制备的单层片状结构的Bi2WO6表面由于Br-的存在使其带负电荷，增加了催化剂对正电荷染料RhB的吸附，进而对其有更好的降解性。将催化剂分散在乙醇-水溶液或罗丹明B溶液中，在模拟太阳光和超声振动条件下可高效催化合成H2O2或降解罗丹明B。与现有技术相比，该催化剂合成程序简单，有利于规模化制备；材料成本低且绿色环保，有效拓展工业量产H2O2的合成工艺路线和低成本净化罗丹明B污染废水。丹明B污染废水。丹明B污染废水。


技术研发人员：翟继卫 刘劲周
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/22