一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，具体涉及一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂及其制备方法和压电催化降解有机染料罗丹明B中的应用。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，工业废水排放对水体的污染问题正日趋严重，尤其是我国的工业废水排放行业集中，且均属于水污染较重的行业，造纸、冶金、皮革、制药、纺织等行业废水中均含有多种成分水污染物。其中，有色染料占比较大，而罗丹明B是一种应用广泛的有机染料，对其进行有效处理和降解仍是有待解决的问题之一。

目前对有机染料的处理技术主要物理吸附、化学氧化、生物分级等。与现有技术相比较，压电催化技术能够利用压电材料在声波的驱动下生成电子和空穴以及活性自由基，有效完成水裂解和有机物降解等，具有操作条件温和、无毒、无害、经济、高效、不易造成无二次污染等优点。这种技术能够充分利用自然界中广泛存在的机械振动例如声音、水波等，实现能源的转化。同时压电催化技术克服了光催化技术容易受到太阳光的照射受天气和白昼限制等缺点，有望成为未来实现有机染料的高效绿色降解的新技术。

与目前已报到的ZnO、BaTiO

目前，研究者已经通过固相反应法、溶胶凝胶法等方法制备出不同形貌、不同颗粒大小的Bi

发明内容

本发明的目的在于提供一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂及其制备方法和应用。本发明制备得到纯度高、结晶性好、高暴露{001}晶面纳米片，高活性暴露面有利于提高光生电荷的传输与分离，从而提高Bi

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂的制备方法，以Bi

进一步地，所述熔盐反应的温度为750～850℃，时间为1～4h。

进一步地，熔盐反应升温过程中控制升温速度为5℃/min，降温过程中，以5℃/min的速度降温至500℃后随炉降温到室温。

进一步地，所述Bi

进一步地，所述NaCl、KCl以及Bi

进一步地，所述球磨具体为：将Bi

进一步地，所述洗涤具体为：使用去离子水在500rpm的磁力搅拌条件下洗涤若干次。

进一步地，产物经洗涤后干燥温度为60℃，时间为12h。

一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂，采用上述的制备方法制得。

一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂在降解有机染料罗丹明B上的应用，在超声波驱动下，将高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂加入有机染料罗丹明B中，使高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片压电催化剂的浓度为1mg/1ml，超声波的频率为40kHz。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

现有技术中采用的两步熔盐法中需要预先使用硝酸、浓氨水等危险药品将氧化铌和硝酸铋等原料溶解以制备前驱体，本发明采用一步熔盐法，直接采用二氧化钛、氧化铋、氧化铌作为钛源、铋源和铌源，通过调控熔盐反应温度、时间以及原料与熔盐的摩尔比等实现高纯度、高暴露{001}晶面的钛铌酸铋纳米片的制备；避免了现有技术中硝酸、浓氨水等危险药品的使用，同时采用成本更低的二氧化钛和氧化铋来代替钛酸四丁酯和硝酸铋，能够节约成本并且制备工艺简单，产量高有利于大规模生产。此外，熔盐法可以有效地控制晶粒尺寸和形状，熔盐介质流动性好，可提供特定取向纳米材料生长所需的液态环境，可以得到纯度高、结晶性好的具有高暴露{001}晶面的钛铌酸铋纳米片压电催化剂，该纳米片具有较高的光生电子的传输与分离效率和压电性能，在超声作用下，能够有效生成电子、空穴以及活性自由基，有效降解有机污染物。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是不同熔盐反应温度所制备得到的Bi

图2是不同熔盐反应温度，反应时间为2h时所制备得到的Bi

图3是不同熔盐反应时间所制备得到的Bi

图4是熔盐反应时间为800℃时，不同熔盐反应时间所制备得到的Bi

图5是在熔盐反应温度为800℃，反应时间为2h制备的Bi

图6是熔盐反应温度为800℃，反应时间为2h制备的Bi

具体实施方式

下面对本发明做详细介绍：

一种高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片的压电催化剂制备方法，该方法包括：

以Bi

采用上述方法制备的高暴露{001}晶面钛铌酸铋纳米片的压电催化剂降解有机染料罗丹明B时，将50mgBi

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是实施例的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

实施例2

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

实施例3

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

实施例4

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

实施例5

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

实施例6

采用熔盐法制备高暴露{001}晶面钛铌酸铋Bi

以Bi

图1为不同熔盐反应温度制备的Bi

图2为不同熔盐反应温度制备的Bi

图3为在800℃熔盐温度下反应不同时间(1h～4h)所制备的Bi

图4为在800℃熔盐温度下反应不同时间(1h～4h)所制备的Bi

图5是在熔盐反应温度为800℃，反应时间为2h制备的Bi

图6为熔盐反应温度为800℃，反应时间为2h制备的Bi

以上所述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。