[发明专利]一种复合可见光光催化材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料，特指一种可见光响应的大孔三氧化钨/磷酸银复合光催化剂及其制备方法和用途，属于复合材料和环境治理中光催化技术领域。

背景技术

自上世纪七十年代起，持续的环境污染及能源短缺，引起了人们对全球危机的担忧，为了实现人类社会的可持续发展，开发一种即可用于环境治理又可用于清洁能源制备的新技术，成为一项紧急而迫切的任务，光催化技术因其在环境保护、清洁能源制备（太阳能转化为氢能）等领域有广阔的应用前景，而受到高度重视，成为一种极具应用前景的技术。

光催化技术研究的关键是光催化剂，长期以来，基于二氧化钛、氧化锌等半导体氧化物的光催化剂凭借其在紫外光照射下较好的光催化性能受到了研究人员的重视，但是其较宽的能带间隙降低了其对太阳光的利用率，限制了它们的产业化应用；虽然通过离子掺杂、改性复合等技术能提高现有光催化剂对可见光的利用率，但是提高幅度有限；因此，开发新型可见光响应的高效复合型催化剂，成为目前光催化研究的热点方向。

磷酸银作为一种新型可见光响应光催化剂，在可见光的照射下具有优异的光催化性能能够降解有机污染物，表现出较强的光催化氧化活性；通过对磷酸银的改性，可以提高磷酸银光催化剂催化活性的有效途径；因此，本发明提供一种大孔三氧化钨/磷酸银复合材料的制备方法，该复合材料相比于纯的磷酸银光催化活性有了明显的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低廉、高效大孔三氧化钨/磷酸银复合可见光光催化剂及其制备方法，实现了水热过程中磷酸银形貌的有效调控，解决现有光催化剂对可见光利用率不高、对高浓度有机染料降解效率低等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种可见光响应的大孔三氧化钨/磷酸银复合光催化剂，由质量比为1:100～6:100的三氧化钨和磷酸银复合而成，其中三氧化钨具有三维大孔结构，孔直径为90~110nm，而且大孔三氧化钨沉积在磷酸银中，制备方法包括以下步骤：

（1）通过溶液聚合的方法得到纳米级别的PMMA;所述制备方案可参考H.N.Li,L.Zhang,H.X.Dai,H.He,FacileSynthesisandUniquePhysicochemicalPropertiesofThree-DimensionallyOrderedMacroporousMagnesiumOxide,Gamma-Alumina,andCeria-ZirconiaSolidSolutionswithCrystallineMesoporousWalls,Inorg.Chem.2009,48,4421-4434。

（2）将甲醇、水和钨酸铵加入烧杯中，加热搅拌，然后加入草酸，待钨酸铵溶解后加入PMMA，静置、过滤、高温煅烧，得到大孔的三氧化钨。

（3）将三氧化钨置于水溶液中超声分散，再加入硝酸银固体颗粒，继续超声至硝酸银充分溶解，然后静置。

（4）在水浴加热并且均匀搅拌的条件下，将已经配好的磷酸钠溶液逐滴加入到第二步所得的溶液中，滴加完成后继续遮光搅拌一段时间，然后洗涤、干燥，即可得到所述的光催化剂。

步骤（2）中，所述甲醇、水、钨酸铵和PMMA的质量体积比为：9ml：

21ml：1g：1g；所述高温煅烧的温度为500℃;加热温度为40~60℃。

步骤（2）中，所述草酸的加入量以能溶解钨酸铵为准。

步骤（3）中，超声分散时间为20～50分钟。

步骤（4）中，所述温度为50～80℃；所述遮光搅拌的时间为40~70min。

本发明与现有技术相比，其显著优点：利用大孔三氧化钨对磷酸银光催化剂进行改性处理，而得到一种大孔三氧化钨/磷酸银复合材料，可以大幅度提高磷酸银的光催化活性，其次本发明的大孔三氧化钨/磷酸银复合材料的制备方法简单易行，成本低，合成条件温和，有利于大规模推广。

附图说明

图1为大孔三氧化钨/磷酸银复合光合成的示意图。

图2大孔三氧化钨的扫描电镜图。

图3为所制得三氧化钨/磷酸银复合光催化剂的XRD图。

图4为实施例3所制得三氧化钨/磷酸银复合光催化剂的光电流响应图。

图5为所制得三氧化钨/磷酸银复合光催化剂在不同可见光照射时间下对浓度为10mg/L的MB光催化降解曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地阐述。