一种Cu掺杂Bi2WO6光催化剂及其制备方法和应用

本发明属于光催化材料，具体涉及一种cu掺杂bi2wo6光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、由于工业化的快速推进，能源危机和环境污染已成为世界面临的重大挑战。太阳能作为一种极具发展前景的清洁能源备受关注。通过光催化剂将太阳能转化为化学能，可以同时解决能源和环境污染问题。将co2转化为碳氢燃料和co、ch4等增值化工产品，可有效减少环境污染，缓解能源危机。仅利用阳光和水，就能在半导体表面产生co2还原，这种绿色无污染的方法越来越受到人们的重视。近年来，针对co2还原进行了大量的半导体材料研究。然而，基于这些材料的固有性能，co2还原的性能远远不能满足工业化的需要。

2、bi2wo6因其合成简单、环境友好、稳定性好、能带结构合适的显著优点而受到广泛的关注和应用。然而，纯bi2wo6光催化剂的光催化效率通常受限，这主要是由于其对阳光的开发效率明显较低，以及光产生电荷的大量重组。因此，人们设计了多种修饰技术来提高bi2wo6光催化二氧化碳还原的光催化效率，然而cu掺杂bi2wo6作为光催化剂还原二氧化碳还尚未有相关报道。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种cu掺杂bi2wo6光催化剂及其制备方法和应用。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种cu掺杂bi2wo6光催化剂，按摩尔百分比，cu的掺杂量为bi2wo6的1-2％。

4、上述的一种cu掺杂bi2wo6光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将bi(no3)3·5h2o和na2wo4·2h2o加入水和乙二醇的混合溶液中，搅拌形成均匀的前驱体溶液；将cuso4·5h2o加入前驱体溶液中，搅拌均匀后，转移到高压反应釜中，进行水热反应，反应结束后冷却至室温，离心洗涤，烘干，得cu掺杂bi2wo6光催化剂。

5、优选的，上述的制备方法，按摩尔比，bi(no3)3·5h2o:na2wo4·2h2o＝2:1。

6、优选的，上述的制备方法，所述水和乙二醇的混合溶液，按体积比，水:乙二醇＝1:1。

7、优选的，上述的制备方法，所述水热反应条件是：120℃反应24h。

8、优选的，上述的制备方法，所述烘干温度是60℃。

9、上述的cu掺杂bi2wo6光催化剂在可见光照射下催化二氧化碳还原为一氧化碳中的应用。

10、进一步的，上述的应用，方法如下：将cu掺杂bi2wo6光催化剂和去离子水放入氧化铝坩埚片中，混合后蒸发，形成均匀的薄膜；将其放入反应器抽真空后充满二氧化碳气体，在可见光照射条件下照射。

11、更进一步的，上述的应用，cu掺杂bi2wo6:去离子水＝20mg:0.5ml。

12、本发明的有益效果为：

13、1、本发明利用水热法制备了cu掺杂bi2wo6光催化剂，cu掺杂修饰后，原能带结构中产生杂质能级，降低电子跃迁势垒，能有效降低光生电子和空穴的复合，提升了载流子的分离效率，从而显著提高了催化剂的可见光响应，增强光催化活性。

14、2、本发明制备的cu掺杂bi2wo6光催化剂，具有更大的比表面积和更有效的光生成电子和空穴分离能力，及具有更强的光催化还原能力，参与催化反应，是一种提高可见光催化活性的有效途径。

15、3、本发明制备的cu掺杂bi2wo6光催化剂，具有较好的光催化二氧化碳还原性能，且该方法操作简单、方便、低成本、条件温和，有利于大规模生产。

技术特征：

1.一种cu掺杂bi2wo6光催化剂，其特征在于，按摩尔百分比，cu的掺杂量为bi2wo6的1-2％。

2.权利要求1所述的一种cu掺杂bi2wo6光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将bi(no3)3·5h2o和na2wo4·2h2o加入水和乙二醇的混合溶液中，搅拌形成均匀的前驱体溶液；将cuso4·5h2o加入前驱体溶液中，搅拌均匀后，转移到高压反应釜中，进行水热反应，反应结束后冷却至室温，离心洗涤，烘干，得cu掺杂bi2wo6光催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按摩尔比，bi(no3)3·5h2o:na2wo4·2h2o＝2:1。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水和乙二醇的混合溶液，按体积比，水:乙二醇＝1:1。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应条件是：120℃反应24h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烘干温度是60℃。

7.权利要求1所述的cu掺杂bi2wo6光催化剂在可见光照射下催化二氧化碳还原为一氧化碳中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，方法如下：将cu掺杂bi2wo6光催化剂和去离子水放入氧化铝坩埚片中，混合后蒸发，形成均匀的薄膜；将其放入反应器抽真空后充满二氧化碳气体，在可见光照射条件下照射。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，cu掺杂bi2wo6:去离子水＝20mg:0.5ml。

技术总结本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种Cu掺杂Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;光催化剂及其制备方法和应用。制备方法是将五水硫酸铜溶解于Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;的前驱体溶液中，通过改变铜源的摩尔比得到不同摩尔比例的Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;‑x％Cu复合材料，具有较高的二氧化碳还原效率。本发明Cu掺杂Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;作为催化剂可通过高效分离和充分暴露氧化还原反应位点提高载流子的分离效率和材料光催化活性。该催化剂通过溶剂热反应法制得，制备方法简单高效，材料制备成本低，试剂无毒且产量高，符合目前所倡导的绿色环保理念，具有广阔的应用市场前景。技术研发人员：楚振明,于洁,徐洋,范晓星受保护的技术使用者：辽宁大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10