【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于丙烯生產，具體涉及一種催化丙醇制備丙烯的表面等離子體鉬酸鉍納米光催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、丙烯是口罩、防護服等醫用品制造的核心原料。傳統的丙烯生產主要是通過煤、石油等原料高溫裂解或催化裂化而制備得到。但隨著烯烴裂解的成本不斷提高，丙醇催化脫水制備丙烯的反應逐漸受到廣泛關注。目前，工業上常采用氧化鋁、zsm-5、mcm-41酸性分子篩作為催化劑催化丙醇脫水制備丙烯，反應條件苛刻(高溫)，能耗大，工藝復雜，成本高。而光催化作為一種可以直接轉化太陽能的綠色技術路線已廣泛應用于催化各類有機合成反應。但由于當前的促進醇類脫水的光催化劑存在光譜響應范圍窄，丙烯產率和選擇性低的問題，導致其在丙醇脫水制備丙烯中的應用受限。因此，開發具有寬光譜響應、高丙烯產率的光催化劑是實現高效光催化丙烯制備的前提。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體納米材料。通過鎢摻雜鉬酸鉍，形成高含量的五價鎢，誘導產生大量淺層缺陷能級，可以大大提高表面自由電子的濃度，從而實現鉬酸鉍表面的電子有效富集，產生強表面等離子體共振效應，促進熱電子產生，使其可以在常溫常壓、全光譜照射下高效光催化丙醇脫水，實現丙烯的高選擇性、高產率制備。
2、為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：
3、本專利技術第一方面提供了一種鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑，所述等離子體催化劑是一種納米片狀材料，尺寸為10-300納米，所摻雜的鎢原子中
4、本專利技術第二方面提供了第一方面所述的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：
5、s1、將硝酸鉍和十六烷基三甲基溴化銨均勻分散在乙二醇溶液中，并滴加硝酸，攪拌均勻后得到溶液a；
6、s2、將鉬酸鈉和六氯化鎢均勻分散在乙二醇溶液中，再將其滴加至溶液a中，攪拌均勻后得到溶液b，然后將溶液b進行水熱反應，冷卻至室溫后得到產物c，產物c經洗滌后離心收集沉淀物，再經干燥，即得到鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑。
7、優選地，s1中，所述硝酸鉍在乙二醇溶液中的濃度為40-80毫摩爾/升；所述十六烷基三甲基溴化銨在乙二醇溶液中的濃度為2-5克/升。
8、優選地，s1中，所述硝酸為質量分數為50％-70％的硝酸水溶液，所述乙二醇溶液與硝酸水溶液的體積比為3：1-7：1。
9、優選地，s2中，所述鉬酸鈉在乙二醇溶液中的濃度為20-50毫摩爾/升，所述六氯化鎢在乙二醇溶液中的濃度為0.05-0.1毫摩爾/升。
10、優選地，s2中，所述溶液a與乙二醇溶液的體積比為0.3：1-3：1。
11、優選地，s2中，所述水熱反應的溫度為140-180℃，時間為10-16小時。
12、優選地，s2中，所述離心的轉速為7000-10000轉/分鐘，時間為7-15分鐘。
13、優選地，s2中，所述干燥的方式為真空干燥；所述真空干燥的溫度為50-80攝氏度，時間為10-14小時。
14、本專利技術第三方面提供了第一方面所述的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑在催化丙醇脫水制備丙烯中的應用。
15、本專利技術第四方面提供了一種利用丙醇脫水制備丙烯的方法，具體為：將第一方面所述的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑加入到丙醇中，混合均勻后得到等離子體光催化劑分散液；然后將等離子體光催化劑分散液滴附在玻璃片上，再將玻璃片置于無氧條件下，并采用氙燈進行紫外-可見-近紅外全光譜輻照，即得到丙烯產物。
16、優選地，所述鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑與丙醇的質量體積比為1-5毫克：100微升。
17、優選地，氙燈輻照的光強為200-500毫瓦/平方厘米，照射的時間為170-190分鐘。
18、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
19、本專利技術公開了一種鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑的制備方法，以硝酸鉍、鉬酸鈉和六氯化鎢為原料，硝酸和乙二醇作為溶劑和還原劑，十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，通過水熱法制備出鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體納米光催化材料。制得的等離子體光催化材料中，五價鎢誘導產生的缺陷能級可以在鉬酸鉍表面實現電子有效富集，提高表面自由電子濃度，進而產生強表面等離子體共振效應，擴大光譜響應范圍，提高光催化活性。同時，將該鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化材料應用于丙醇脫水制備丙烯時，在全光譜輻照下，紫外-可見-近紅外光照相互協同，可以激發鎢摻雜鉬酸鉍表面等離子體的熱電子和光熱效應，共同促進光催化丙醇脫水，進而實現丙烯的高產率、高選擇性制備，并解決現有技術中丙烯催化劑耗能高、反應條件苛刻，產物選擇性差且丙烯產率低的問題。
20、此外，本專利技術制備鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化材料的方法簡單，易于規?；a，且采用本專利技術方法制備得到的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化材料催化丙醇脫水制備丙烯時，無需在高溫高壓下進行，在常溫差壓下利用太陽光即可實現，能耗低，成本低。
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1.一種鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑，其特征在于，所述等離子體催化劑是一種納米片狀材料，尺寸為10-300納米，所摻雜的鎢原子中五價鎢占比達到15％-45％，在600-1300納米的可見-近紅外光區具有顯著的表面等離子體共振吸收特性。
2.權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，S1中，所述硝酸鉍在乙二醇溶液中的濃度為40-80毫摩爾/升；所述十六烷基三甲基溴化銨在乙二醇溶液中的濃度為2-5克/升。
4.根據權利要求2所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，S1中，所述硝酸為質量分數為50％-70％的硝酸水溶液，所述乙二醇溶液與硝酸水溶液的體積比為3：1-7：1。
5.根據權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，S2中，所述鉬酸鈉在乙二醇溶液中的濃度為20-50毫摩爾/升，所述六氯化鎢在乙二醇溶液中的濃度為0.05-0.1毫摩爾/升。
6.根據權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，S2
7.根據權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，S2中，所述水熱反應的溫度為140-180℃，時間為10-16小時。
8.權利要求1所述的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑在催化丙醇脫水制備丙烯中的應用。
9.一種利用丙醇脫水制備丙烯的方法，其特征在于，將權利要求1所述的鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑加入到丙醇中，混合均勻后得到等離子體光催化劑分散液；然后將等離子體光催化劑分散液滴附在玻璃片上，再將玻璃片置于無氧條件下，并采用氙燈進行紫外-可見-近紅外全光譜輻照，即得到丙烯產物。
10.根據權利要求9所述的一種利用丙醇脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑與丙醇的質量體積比為1-5毫克：100微升；氙燈輻照的光強為200-500毫瓦/平方厘米，照射的時間為170-190分鐘。
...【技術特征摘要】
1.一種鎢摻雜鉬酸鉍的等離子體光催化劑，其特征在于，所述等離子體催化劑是一種納米片狀材料，尺寸為10-300納米，所摻雜的鎢原子中五價鎢占比達到15％-45％，在600-1300納米的可見-近紅外光區具有顯著的表面等離子體共振吸收特性。
2.權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，s1中，所述硝酸鉍在乙二醇溶液中的濃度為40-80毫摩爾/升；所述十六烷基三甲基溴化銨在乙二醇溶液中的濃度為2-5克/升。
4.根據權利要求2所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，s1中，所述硝酸為質量分數為50％-70％的硝酸水溶液，所述乙二醇溶液與硝酸水溶液的體積比為3：1-7：1。
5.根據權利要求1所述的等離子體光催化劑的制備方法，其特征在于，s2中，所述鉬酸鈉在乙二醇溶液中的濃度為20-50毫摩爾/升，所述六氯化鎢在乙二醇溶液中的濃度為0.05-0.1毫摩爾/升。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李寶軍，李娟，婁在祝，黃心怡，車文欽，
申請(專利權)人：暨南大學，
類型：發明
國別省市：
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