一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，涉及化学催化技术领域。所述方法包括：利用钨溶液与酸溶液湿化学沉淀法生成前驱体，并对前驱体进行煅烧，得到粉状的纳米三氧化钨颗粒；将纳米三氧化钨颗粒在碱金属溶液中进行表面无序化处理，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨纳米晶体。本发明专利技术的制备方法使得原本对可见光波段无响应的三氧化钨纳米颗粒具有可见光波段的光催化活性。本发明专利技术的技术方案高效可行，成本低廉，可有效解决在可见光‑近红外波段的催化剂问题。

Preparation method of tungsten trioxide for photocatalytic degradation of organic matters

The invention discloses a preparation method of tungsten trioxide for catalytic photocatalytic degradation of organic matter, which relates to the technical field of chemical catalysis. The method includes: the precursor is formed by wet chemical precipitation of tungsten solution and acid solution, and the precursor is calcined to obtain powdered nano-tungsten trioxide particles; the surface of nano-tungsten trioxide particles is disordered in alkali metal solution to obtain tungsten trioxide nanocrystals for catalytic photocatalytic degradation of organic matter. Body. The preparation method of the invention enables the tungsten trioxide nanoparticles which are not responsive to visible light band to have photocatalytic activity in visible light band. The technical scheme of the invention is efficient and feasible, and has low cost, and can effectively solve the catalyst problem in the visible and near infrared bands.

【技术实现步骤摘要】
一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法
本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法。
技术介绍
随着技术进步和工业发展，与之相伴的环境问题也日益凸显。在众多污染源中，有机物的使用和排放逐年增加，成为环境恶化的主要污染物。统计结果表明，有机物对地下水，农作物的污染是长期的、不易去除的，直接影响了人类健康和生态系统的可持续发展。因此，有机污染物的降解技术成为当前的技术热点与攻关方向，受到广大研究学者的重视。在目前众多有机物降解技术中，光降解技术属于理论成熟，方法可行，成本低廉的简便方法，也是目前国内外研究的热点。因此，可用于光降解有机物的催化剂的研发也是目前学界和业界研究的重点。常用的有机物光降解催化剂主要为二氧化钛其复合物。二氧化钛是一种常见的半导体材料，其丰度高，价格低廉，光催化性能良好，化学稳定性高，被认为是光降解反应的标准物。用于光降解的二氧化钛分为两种晶型，分别为金红石相和锐钛矿相，其能隙分别为3.0电子伏特和3.2电子伏特，可在波长小于400纳米的波段进行光催化降解有机物反应。然而，基于二氧化钛的光催化剂，只能在紫外光波段(波长小于400纳米)进行光降解工作，而紫外光波段的能量在太阳光的能量中所占的比例不到5％，仍有大量的可见光及近红外光的能量尚未被利用。现有研究中，在利用可见光进行光降解有机物的催化剂主要有金属硫化物，如硫化镉，硫化铜等。金属硫化物是一种常见的化合物，其能隙可调，价格低廉。然而在进行光催化时，金属硫化物的硫元素在光催化过程中会被光生空穴氧化，导致催化剂发生自分解反应，引起催化剂失效，极大地限制了金属硫化物在光降解有机物上的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是制备出可在可见光及近红外光波段下催化光降解有机物的催化剂。为了解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，所述工艺步骤如下：1)在惰性气体的保护下，将碱金属完全溶解于溶剂中，得到碱金属溶液，其中，所述溶剂为有机溶剂或液氨；2)在惰性气体的保护下，按照重量份，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于1-10重量份的步骤1)的碱金属溶液中，搅拌6-10天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨。其进一步地技术方案为：步骤2)的纳米三氧化钨颗粒为单斜相晶体，粒径为80-2000纳米。其进一步地技术方案为：步骤3)制得的三氧化钨有1.5-2.0电子伏特的中间能带；所述三氧化钨的表面为无序结构，内部为有序晶体结构。其进一步地技术方案为：步骤1)的碱金属与溶剂的摩尔比为1：0.0001～10。其进一步地技术方案为：步骤1)中的碱金属为锂，钠，钾，铷，铯，钫，铍，镁，钙，锶，钡中的至少一种。其进一步地技术方案为：步骤1)中有机溶剂为甲胺，甲二胺，乙胺，乙二胺，丙胺，丙二胺，丁胺，丁二胺及多元有机胺中的至少一种。其进一步地技术方案为：所述纳米三氧化钨颗粒通过以下步骤制备：a)将钨源溶于去离子水中得到钨源溶液；b)将酸源溶于去离子水中得到酸源溶液；c)将步骤a)所得的钨源溶液缓慢滴入高速搅拌的步骤b)所得的酸源溶液中，直至钨元素完全沉淀；d)将步骤c)所得的钨沉淀进行离心分离，得到前驱体；e)将步骤d)所得的前驱体置于55-70℃的真空条件下烘干水份；f)将步骤e)所得的产物在含氧气氛下升温至500-800℃，煅烧12-48小时，即得到纳米三氧化钨颗粒。其进一步地技术方案为：步骤a)中的钨源为钨酸锂、钨酸钠、钨酸钾、钨酸镁、钨酸钙中的至少一种。其进一步地技术方案为：步骤b)中的酸源为甲酸，乙酸，盐酸，硝酸，硫酸，磷酸，高锰酸，高氯酸，氢溴酸，草酸，三氟乙酸，三氯乙酸，苯磺酸，多元磺酸，多元羧酸中的至少一种。与现有技术相比，本专利技术所能达到的技术效果包括：对纳米颗粒状的三氧化钨进行表面无序化反应，使得原本对可见光波段无响应的三氧化钨纳米颗粒具有可见光波段的光催化活性。三氧化钨纳米颗粒的能隙为2.5电子伏特，经过表面无序化处理，得到的三氧化钨纳米晶体能隙减小至2.3-2.4电子伏特，并有1.5-2.0电子伏特的中间能带产生，吸收边缘波长可达到800纳米。利用表面无序的三氧化钨纳米晶体其进行光催化降解反应，高效可行，成本低廉，可有效解决在可见光-近红外波段的催化剂问题。具体实施方式下面将通过以下实施例进行清楚、完整地描述本专利技术的技术方案中显然，以下将描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术实施例。如在本专利技术实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。实施例1，本实施例公开了一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，具体步骤如下：1)在惰性气体的保护下，将碱金属完全溶解于溶剂中，得到碱金属溶液，其中，所述溶剂为有机溶剂或液氨；2)在惰性气体的保护下，按照重量份，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于1-10重量份的步骤1)的碱金属溶液中，搅拌6-10天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨。在具体实施例中，步骤1)中的碱金属为锂，钠，钾，铷，铯，钫，铍，镁，钙，锶，钡中的至少一种。在具体实施例中，步骤1)中有机溶剂为甲胺，甲二胺，乙胺，乙二胺，丙胺，丙二胺，丁胺，丁二胺及多元有机胺中的至少一种。实施例2，本实施例公开了一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，具体步骤如下：1)在惰性气体的保护下，按照摩尔比金属锂:乙二胺1：10，将金属锂完全溶解于乙二胺中，得到碱金属溶液；2)在惰性气体的保护下，按照重量份，室温条件下，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于1重量份的步骤1)的碱金属溶液中，搅拌6天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨。实施例3，本实施例公开了一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，具体步骤如下：1)在惰性气体的保护下，按照摩尔比金属钙:液氨为1：0.0002将金属钙完全溶解于液氨中，得到碱金属溶液；2)在惰性气体的保护下，并且在保持液氨为液体的条件下(如标准大气压，-34℃)，按照重量份，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于10重量份的步骤1)的碱金属溶液中，充分搅拌8天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述工艺步骤如下：1)在惰性气体的保护下，将碱金属完全溶解于溶剂中，得到碱金属溶液，其中，所述溶剂为有机溶剂或液氨；2)在惰性气体的保护下，按照重量份，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于1‑10重量份的步骤1)的碱金属溶液中，搅拌6‑10天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨。

【技术特征摘要】
1.一种用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述工艺步骤如下：1)在惰性气体的保护下，将碱金属完全溶解于溶剂中，得到碱金属溶液，其中，所述溶剂为有机溶剂或液氨；2)在惰性气体的保护下，按照重量份，将1重量份的纳米三氧化钨颗粒分散于1-10重量份的步骤1)的碱金属溶液中，搅拌6-10天，得到固液混合物；3)将步骤2)的固液混合物进行离心分离，并对固体物质进行酸洗，去除表面的碱金属溶液残留，即得到用于催化光降解有机物的三氧化钨。2.如权利要求1所述的用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，步骤2)的纳米三氧化钨颗粒为单斜相晶体，粒径为80-2000纳米。3.如权利要求1所述的用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述步骤3)制得的三氧化钨有1.5-2.0电子伏特的中间能带；所述三氧化钨的表面为无序结构，内部为有序晶体结构。4.如权利要求1所述的用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，步骤1)的碱金属与溶剂的摩尔比为1：0.0001～10。5.如权利要求1所述的用于催化光降解有机物的三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的碱金属为锂，钠，钾，铷，铯，钫，铍，镁，钙，锶，钡中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吕阳，张侃，
申请(专利权)人：深圳技术大学筹，
类型：发明
国别省市：广东,44