一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂及其制备方法和应用 (CoWO (cobalt oxide tungsten trioxide)4/Bi2WO6Composite acoustic catalyst and preparation method and application thereof ) 是由 王思幻 徐亮 刘妮萍 吴学签 张琳 王新 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种CoWO-(4)/Bi-(2)WO-(6)复合声催化剂及其制备方法和应用。将Bi(NO-(3))-(3)·5H-(2)O溶解在HNO-(3)中,充分搅拌后,所得溶液缓慢滴加到CoWO-(4)水溶液中,得溶液A；将Na-(2)WO-(4)·2H-(2)O溶解在NaOH中,得溶液B；将溶液A缓慢滴加到溶液B中,持续搅拌后,将所得混合溶液转移到高压釜中,进行水热反应；抽滤,洗涤,干燥,得CoWO-(4)/Bi-(2)WO-(6)复合声催化剂。Bi-(2)WO-(6)具有独特的花状层次结构,具有较大的比表面积,为纳米粒子在片状上的定向高密度和均匀生长提供了结构框架。复合后的声催化剂极大的改善了声催化活性,在环境净化领域具有较强的实用价值。(The invention discloses a CoWO 4 /Bi 2 WO 6 A composite acoustic catalyst, a preparation method and application thereof. Adding Bi (NO) 3 ) 3 ·5H 2 Dissolving O in HNO 3 After sufficiently stirring, the resulting solution was slowly added dropwise to CoWO 4 Obtaining solution A in the aqueous solution; mixing Na 2 WO 4 ·2H 2 Dissolving O in NaOH to obtain solution B; slowly dropwise adding the solution A into the solution B, continuously stirring, transferring the obtained mixed solution into a high-pressure kettle, and carrying out hydrothermal reaction; filtering, washing and drying to obtain CoWO 4 /Bi 2 WO 6 A composite acoustic catalyst. Bi 2 WO 6 Has a unique flower-like hierarchical structure and larger specific surface area, and provides a structural framework for the directional high-density and uniform growth of the nano particles on the sheet shape. The acoustic catalyst after being compounded greatly improves the acoustic catalytic activity and has stronger practical value in the field of environmental purification.)
技术领域
本发明属于声催化剂领域，具体涉及一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
钨酸钴(CoWO4)作为电子和光学领域的重要材料，是钨酸盐家族中最简单的成员之一，具有良好的声催化活性。但是单体的CoWO4声催化效率偏低。所以，要开发出简便、经济、有效的制备方法，提高CoWO4的声催化活性还需要进一步的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂，以解决单体CoWO4声催化效率偏低的问题。
本发明的另一目的是提供一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备方法。
本发明采用的技术方案为：一种CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1)取CoWO4粉末分散于去离子水中，得CoWO4水溶液；
2)将Bi(NO3)3·5H2O溶解在HNO3中，充分搅拌后，所得溶液缓慢滴加到CoWO4水溶液中，得溶液A；
3)将Na2WO4·2H2O溶解在NaOH中，得溶液B；
4)将溶液A缓慢滴加到溶液B中，持续搅拌后，将所得混合溶液转移到高压釜中，进行水热反应；
5)抽滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥，得CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂。
进一步的，上述的制备方法，HNO3浓度为1mol·L-1。
进一步的，上述的制备方法，，NaOH浓度为1mol·L-1。
进一步的，上述的制备方法，按摩尔比，Bi(NO3)3·5H2O:Na2WO4·2H2O:CoWO4＝1.8:1:1.8-20。
进一步的，上述的制备方法，步骤4)中，所述水热反应是，于180℃下反应8h。
本发明提供的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂在催化降解有机污染物中的应用。
进一步的，方法如下：向含有有机污染物的废水中加入CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂，超声催化。
进一步的，调节有机污染物的浓度为10mg/L。
进一步的，CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的加入量为1g/L。
进一步的，所述有机污染物是氧氟沙星。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂，Bi2WO6由于其较窄的带隙(2.67eV)而具有高活性，通过在Bi2WO6纳米片表面加载CoWO4纳米颗粒形成异质结结构，可以促进电子-空穴对的分离，抑制载流子的重组，使得电荷在重组之前有更多的时间参与后续的声催化反应。这种结构的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂有望在太阳能转换、有机物氧化分解、水净化等领域得到应用。
2、本发明由CoWO4，Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O反应制得。Bi2WO6具有独特的花状层次结构，具有较大的比表面积，为纳米粒子在片状上的定向高密度和均匀生长提供了结构框架。
3、本发明制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂，极大的改善了声催化活性，可以高效地降解有机污染物，在超声条件下120min降解率为64.77％，在环境净化领域具有较强的实用价值。
4、本发明的制备方法，采用水热合成法，工艺简单，合成时间短，产率较高。
附图说明
图1是实施例1制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的XRD图。
图2是实施例1制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的XPS图。
图3是实施例1-4制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂对氧氟沙星溶液降解率的比较。
具体实施方式
实施例1 CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂
(一)制备方法如下
1、CoWO4的制备
按照摩尔比1:1的比例，将0.5mmol Co(NO3)2·6H2O和0.5mmol Na2WO4·2H2O放入装有30mL去离子水的锥形瓶中，经磁力搅拌30min后倒入聚四氟乙烯反应釜中，放入鼓风干燥箱中180℃反应24h；反应结束后抽滤，在80℃条件下烘干2h，用玛瑙研钵研成细粉，得到CoWO4粉末。
2、CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备
取CoWO4粉末(200mg，0.65mmol)，并将其分散在30mL去离子水中，得CoWO4水溶液。
将Bi(NO3)3·5H2O(315.2mg，0.65mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的HNO3中，磁力搅拌后，将所得溶液缓慢滴加到CoWO4水溶液中，得到溶液A。
将Na2WO4·2H2O(106.8mg，0.36mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的NaOH中，得到溶液B。
将溶液A缓慢滴加到溶液B中，持续搅拌后，将所得混合溶液转移到高压釜中，并在180℃烘箱中水热反应8h。
抽滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，产物在60℃干燥2h，得按摩尔比，Bi3 +:Co2+＝1:1的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂。
(二)表征分析
采用X射线粉末衍射(XRD)技术对合成的CoWO4/Bi2WO6纳米复合材料进行了相纯度和结构分析，得到的图谱如图1所示。整齐的连续波样品的XRD图显示结晶度高，因为存在尖锐、狭窄和强的衍射峰，符合标准结构(JCPDS No.72-0479)。
图2分析了CoWO4和CoWO4/Bi2WO6样品，在样品的光谱中可以明确地看到O、Co、Bi、W元素的信号，说明合成的产物均由这四种元素组成。
实施例2 CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备
取CoWO4粉末(200mg，0.65mmol)，并将其分散在30mL去离子水中，得CoWO4水溶液。
将Bi(NO3)3·5H2O(157.6mg，0.325mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的HNO3中，磁力搅拌后，将所得溶液缓慢滴加到CoWO4水溶液中，得到溶液A。
将Na2WO4·2H2O(53.4mg，0.18mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的NaOH中，得到溶液B。
将溶液A缓慢滴加到溶液B中，持续搅拌后，将所得混合溶液转移到高压釜中，并在180℃烘箱中水热反应8h。
抽滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，产物在60℃干燥2h，得按摩尔比，Bi3 +:Co2+＝1:2的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂。
实施例3 CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备
取CoWO4粉末(200mg，0.65mmol)，并将其分散在30mL去离子水中，得CoWO4水溶液。
将Bi(NO3)3·5H2O(78.8mg，0.163mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的HNO3中，磁力搅拌后，将所得溶液缓慢滴加到CoWO4水溶液中，得到溶液A。
将Na2WO4·2H2O(26.7mg，0.09mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的NaOH中，得到溶液B。
将溶液A缓慢滴加到溶液B中，持续搅拌后，将所得混合溶液转移到高压釜中，并在180℃烘箱中水热反应8h。
抽滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，产物在60℃干燥2h，得按摩尔比，Bi3 +:Co2+＝1:4的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂。
实施例4 CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂的制备
取CoWO4粉末(200mg，0.65mmol)，并将其分散在30mL去离子水中，得CoWO4水溶液。
将Bi(NO3)3·5H2O(31.52mg，0.065mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的HNO3中，磁力搅拌后，将所得溶液缓慢滴加到CoWO4水溶液中，得到溶液A。
将Na2WO4·2H2O(10.68mg，0.036mmol)溶解在20mL浓度为1mol·L-1的NaOH中，得到溶液B。
将溶液A缓慢滴加到溶液B中，持续搅拌后，将所得混合溶液转移到高压釜中，并在180℃烘箱中水热反应8h。
抽滤，依次用去离子水和无水乙醇洗涤数次，产物在60℃干燥2h，得按摩尔比，Bi3 +:Co2+＝1:10的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂。
实施例5 CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂降解氧氟沙星
方法：分别称取CoWO4和实施例1-4制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂各20mg，加入20mL浓度为10mg/L的氧氟沙星溶液，超声催化2h，超声功率200W，超声温度为20℃。处理后的悬浮液取样离心后取上清液，在200-400nm内测其UV-vis光谱，氧氟沙星溶液的降解率可用溶液在其λmax＝291nm处的吸光度来计算，
公式为:降解率(％)＝[(A0-At)/A0]×100％
A0是氧氟沙星的初始吸光度
At是氧氟沙星在不同时间下的吸光度
结果如图3所示，结果表明，制备的CoWO4/Bi2WO6复合声催化剂比单独的CoWO4声催化活性更高。实施例1制备的催化剂，降解率为64.77％。
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