[发明专利]一种储能型WO3/ZnO复合光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能型WO₃/ZnO复合光催化剂的制备方法，属于光催化剂制备领域。 

背景技术

半导体异相光催化降解技术不仅能在常温常压下将有机污染物彻底降解为无机小分子，而且具有能耗低、操作简便、反应条件温和、二次污染小的特点。多年来，TiO₂因氧化还原能力强、性质稳定、无毒无害、广谱适用等优势一直处于光催化研究的核心地位。 

ZnO拥有与TiO₂相近的禁带宽度和价带能级位置，且两者的光催化降解机理相同，因此ZnO本质上亦是一种优良的光催化材料。加之ZnO利用太阳光的能力和量子效率均高于TiO₂，而生产成本相对较低，所以ZnO极有可能成为继TiO₂之后的又一种应用前景广泛的光催化剂。已有研究证实，ZnO光催化降解2-苯基苯酚、活性蓝19、罗丹明6G和酸性红18等的效果较TiO₂更好。 

半导体复合是改善半导体光催化剂性能的一种重要方式，复合光催化剂一般都表现出好于单一半导体的稳定性和催化活性。然而，以增进ZnO光催化剂性能为目的的复合体系研究尚处在起步阶段，所以继续加强ZnO复合光催化剂的合成与应用研究是非常必要的。 

尽管物理化学性质稳定的窄带隙半导体WO₃（E_g=2.7 eV），既是一种重要的可见光响应催化剂，又是一种性能优异的储能材料，但迄今为止，有关WO₃/ZnO复合物制备及其光催化性能的研究还很少，它所具备的储能光催化性能更未见报道。国内的余长林等（WO₃/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化性能. 催化学报, 2011, 32(4): 555–565.）采用沉淀-研磨法制备过一系列不同WO₃含量的WO₃/ZnO复合光催化剂粉体，并将其用于紫外光照下催化降解酸性橙II，取得了良好效果。不过该方法的工艺流程比较复杂，能耗偏高。因此，寻找一种简单、经济的制备方法，对于WO₃/ZnO复合物的普及应用具有重要意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应原料少、工艺简单、条件温和、反应时间短的储能型WO₃/ZnO复合光催化剂制备方法，制得的催化剂产品不仅能在紫外-可见光照条件下有效降解有机物，还可存储光照时所产生的光电子（还原能），并在无光照条件下将所存储的电子释放出来加以利用，从而发挥光催化作用。 

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下： 

本发明包括下述步骤：

步骤一：反应前驱液的制备：将锌盐与钨酸盐分别溶于水后混合均匀，边搅拌边滴加碱溶液，滴加完毕后，继续搅拌至混合液呈包含褐色物质的浑浊状态；

其中锌盐、钨酸盐及碱的摩尔比为10 : (0.1~1) : 60；

步骤二：陈化：将装有反应前驱液的玻璃容器浸入80~99 ℃的水浴锅中陈化至容器底部覆有沉淀且反应液变澄清，经抽滤、洗涤、自然晾干，得到WO₃/ZnO复合光催化剂。

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述锌盐选自硫酸锌、氯化锌、醋酸锌或硝酸锌；所述锌盐水溶液的摩尔浓度为0.5~2 mol·L^-1。 

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述锌盐为硫酸锌，所述硫酸锌水溶液的摩尔浓度为1 mol·L^-1。 

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述钨酸盐选自钨酸钠、钨酸钾或钨酸铵；所述钨酸盐水溶液的摩尔浓度为0.1~1 mol·L^-1。 

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述钨酸盐为钨酸钠；所述钨酸钠水溶液的摩尔浓度为0.5 mol·L^-1。 

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述碱溶液的摩尔浓度为2~6 mol·L^-1。 

作为对本发明的进一步限制，本发明步骤一中所述碱为氢氧化钠；所述氢氧化钠水溶液的摩尔浓度为4 mol·L^-1。