一种钨酸银纳米线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钨酸银纳米线及其制备方法，属于半导体光催化材料和纳米材料领域。本发明专利技术要解决现有方法制备的钨酸银很难回收的技术问题。本发明专利技术的钨酸银纳米线是以钨酸钠和硝酸银为主要原料，采用水热合成法制成的。本发明专利技术方法如下：边搅拌边将硝酸银溶液逐滴滴加钨酸钠溶液中，然后稀硝酸调pH值至2.5～3；然后置于内衬为聚四氟乙烯反应釜中，然后进行水热合成反应；水热反应结束后冷却，开反应釜，取沉积物，依次用去离子水和无水乙醇超声清洗，真空干燥后得到钨酸银纳米线。本发明专利技术在有机染料等环境有机污染物的光催化降解中有重要的实际应用意义和应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体光催化材料和纳米材料领域；具体涉及一种具有高效光催化特性的钨酸银纳米线及其制备方法。
技术介绍
能源危机和环境污染成为世界各国亟待解决的问题，半导体光催化技术的发展为解决这两大世界性难题开辟了一条新的路径。钨酸银是一种新型的光催化材料，对其材料制备与性能研究逐渐成为了光催化领域的热点。钨酸银是一种半导体材料，其光学带隙为3.2eV，对应的光吸收阈值波长约为388nm。目前对于钨酸银材料的研究主要集中在微米颗粒、微米短棒以及纳米短棒的制备和表征上。随着研究的不断深入，各种新颖的一维纳米材料如纳米管、纳米棒、纳米线和纳米片等相继被专利技术，这些特定纳米形貌的奇特性质在光催化领域受到广泛关注，由于一维纳米材料已经在光学、电磁学、纳米电子学、生物医药等领域显示出了美好的应用前景。因此，研究新型结构一维纳米材料的制备方法及其性质具有重要的意义。目前对于钨酸银材料的研究主要集中在微米颗粒、微米短棒以及纳米短棒的制备和表征上。一些文献报道了目前钨酸银材料的制备方法。[J.Phys.Chem.C,2014,118:1229-1239；Nanoscale,2014,6:4058-4062；J.Phys.Chem.A.2014,118:5769-5778；DaltonTrans.2015,44:17673-17685]。在这些报道中，合成的样品多为形貌无规则的微米晶或者短纳米棒，由于微米晶材料的比表面积比纳米材料小，导致光催化活性位点相对较少，而短纳米纳米棒由于横向和纵向尺寸都比较小，容易产生光催化剂回收困难等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决现有方法制备的钨酸银很难回收的技术问题；而提供了一种钨酸银纳米线及其制备方法。本专利技术通过调控水热合成过程中不同的反应条件，比如水热反应温度，水热反应时间，反应前驱液浓度，反应前驱液pH等条件，成功的制备了纳米线形貌完美的钨酸银纳米线。为解决上述技术问题，本专利技术中钨酸银纳米线是以钨酸钠和硝酸银为主要原料，采用水热合成法制成的；具体制备方法是通过下述步骤完成的：步骤一、边搅拌边将硝酸银溶液逐滴滴加到钨酸钠溶液中，然后稀硝酸调pH值至2.5-3；步骤二、然后置于内衬为聚四氟乙烯反应釜中，进行水热合成反应；步骤三、水热反应结束后冷却，开反应釜，取沉积物，依次用去离子水和无水乙醇超声清洗，真空干燥后得到钨酸银纳米线。步骤一中钨酸钠溶液中的钨酸钠与硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1:2。步骤一所述钨酸钠的浓度为(0.005～0.01)mol/L。步骤一所述硝酸银的浓度为(0.01～0.02)mol/L。步骤二中水热合成温度为120～180℃，时间为12h。步骤三中所述的超声清洗是按下述步骤进行的：步骤1、将沉积物用去离子水清洗，然后超声清洗3～5min，再在15000r/min条件下离心5min；步骤2、重复步骤1操作1～2次；步骤3、最后用无水乙醇离心清洗一次。本专利技术制备的钨酸银纳米线的直径在纳米量级，长径比超过100，纳米线形貌完美，无明显缺陷和块状固体聚集的钨酸银纳米线。本专利技术采用简单的水热合成法合成新型钨酸银纳米线具有生产工艺简单，生产成本低和纳米线形貌优良等优点，在有机染料等环境有机污染物的光催化降解中有重要的实际应用意义和应用价值。附图说明图1是具体实施方式一方法得到钨酸银纳米线的扫描电子显微(SEM)照片；图2是具体实施方式一方法得到钨酸银纳米线的X射线衍射(XRD)图谱；图3是具体实施方式一方法得到钨酸银纳米线的固体紫外可见吸收光谱；图4是具体实施方式一方法得到纳米线钨酸银在紫外光照射下的催化性能图；图5是pH值为1.5的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图6是pH值为2.0的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图7是pH值为2.5的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图8是pH值为3.0的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图9是pH值为4.0的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图10是pH值为6.8的反应前驱液在150℃的水热反应条件下所制备出的样品的SEM图；图11是高浓度反应前驱体条件下所制备出的样品形貌；图12是低浓度反应前驱体条件下所制备出的样品形貌；图13是水热温度为120℃条件下所制备出的样品电镜图；图14是水热温度为150℃条件下所制备出的样品电镜图；图15是水热温度为180℃条件下所制备出的样品电镜图。具体实施方式具体实施方式一：选择分析纯的钨酸钠(Na2WO4)和硝酸银(AgNO3)为合成钨酸银的化学原材料，按照下述化学反应计量比称量原料后分别配制成溶液：Na2WO4+2AgNO3→Ag2WO4+2NaNO3。本实施方式中钨酸银纳米线的制备方法具体是通过下述步骤完成的：步骤一、边搅拌边将50ml浓度为0.01M硝酸银溶液逐滴滴加到50ml浓度为0.005M钨酸钠溶液中(一般滴加时间为15-20分钟)，所述钨酸钠溶液中的钨酸钠与硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1:2，然后稀硝酸(质量百分比浓度为2％)调pH值至2.5；步骤二、然后置于内衬为聚四氟乙烯(PTFE)反应釜(釜材为铬镍合金(304II))中，用台虎钳拧紧反应釜，放入电热鼓风干燥箱中，在设定温度为150℃条件下进行水热合成反应12h；步骤三、水热反应结束后冷却，开反应釜，将反应釜内胆中的上清液去除，取沉积物，清洗，在60℃条件下真空干燥2h后得到钨酸银纳米线；其中，步骤三中所述的清洗是按下述步骤进行的：步骤1、将沉积物用去离子水清洗，然后超声清洗5min，再在15000r/min条件下离心5min；步骤2、重复步骤1操作2次；步骤3、最后用无水乙醇离心清洗一次。对本实施方式方法制得的钨酸银纳米线进行检测，结果如图1-4所示。图1是钨酸银纳米线的扫描电子显微(SEM)照片。可以看出合成的纳米线表面光滑，纳米线形貌完美，没有其他固体块状聚集，纳米线直径尺寸主要在100nm-300nm，长径比达到100以上，制备的纳米线在纵向具有微米尺寸，在横向具有纳米尺寸，回收具有明显的优势，同时具备纳米材料的独特性能。图2是纳米线的X射线衍射(XRD)图谱。根据JCPS的标准X射线衍射数据卡片的比对，可以看出，在最佳条件下制备的样品主要由α-Ag2WO4组成，对应的卡片编号为PDF#34-0061，在2θ＝27°处的峰则属于β-Ag2WO4[121]晶面的衍射峰。从衍射数据可以看出，衍射峰都十分尖锐明显，表明合成的Ag2WO4纳米线长程有序，结晶度高。图3是钨酸银钨酸银纳米线的固体紫外可见吸收光谱。从吸收光谱中可以看出，钨酸银在紫外光区有较强的光吸收，由吸收光谱计算的钨酸银纳米线的光学带隙为3.23eV，对应的吸光阈值波长为388nm。图4是钨酸银纳米线在紫外光照射下的催化性能。从图中可以看出，所制备的钨酸银纳米线在紫外光照射下，光催化10mg/L的亚甲基蓝溶液，40分钟时光催化降解亚甲基蓝溶液的降解效率达到95％以上。而没有经过前驱液的pH调整生长得到的钨酸银微米晶体对于亚甲基蓝溶液的光催化降解效率在40分钟时仅为60％左右。由此可见，本专利所制备的钨酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨酸银纳米线，其特征在于钨酸银纳米线是以钨酸钠和硝酸银为主要原料，采用水热合成法制成的。

【技术特征摘要】
1.一种钨酸银纳米线，其特征在于钨酸银纳米线是以钨酸钠和硝酸银为主要原料，采用水热合成法制成的。2.如权利要求1所述的一种钨酸银纳米线的制备方法，其特征在于该制备方法是通过下述步骤完成的：步骤一、边搅拌边将硝酸银溶液逐滴滴加到钨酸钠溶液中，然后稀硝酸调pH值至2.5-3；步骤二、然后置于内衬为聚四氟乙烯反应釜中，进行水热合成反应；步骤三、水热反应结束后冷却，开反应釜，取沉积物，依次用去离子水和无水乙醇超声清洗，真空干燥后得到钨酸银纳米线。3.根据权利要求2所述的一种钨酸银纳米线的制备方法，其特征在于步骤一中钨酸钠溶液中的钨酸钠与硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1:2。4.根据权利要求2所述的一种钨酸银纳米线的制备方法，其特征在于步骤一中调pH值至2.5。5.根据权利要求2所述的一种钨酸银纳米线的制备方法，其特征在于步骤一所述的钨酸钠的浓度为(0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹青，黄伟成，李龙，马壮，刘波，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23