[发明专利]一种纳米片状三氧化钨高效光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂材料领域，具体涉及一种纳米片状三氧化钨高效光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的飞速发展，人类活动对地球的影响越来越大，使得地球污染问题越来越严重，其中水体污染尤为严重，已经危害到人们的日常生活。因此，为了解决这一问题，人们开始研究光催化剂，希望其能使环境污染得到缓解，改善人们的生活环境。光催化剂是在紫外光以及可见光的照射下，可以将污染物短时间内完全降解或矿化成对环境无害的产物，或将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解的一类物质[J.Carey,J.Lawrence,H.Tosine.Photodechlorination of PCB’s in the presence of titanium dioxide in aqueous suspensions[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,1976,16:697-701.]。最为常用的光催化剂主要为TiO₂，但是由于其在光降解过程中只能利用占太阳光很小一部分的紫外光，对太阳光的利用率太低，因此，人们开始探索新的光催化剂[Yueqi Kong,Honggang Sun,Xian Zhao,et al.Fabrication of hexagonal/cubic tungsten oxide homojunction with improved photocatalytic activity[J].Applied Catalysis A:General,2015,505:447-455.]。

氧化钨作为一种n型半导体材料，由于其良好的光学和电学性质，而广泛应用于锂离子电池、电致变色器件、气体传感器以及光催化等领域[Yi Zheng,Gang Chen,Yaoguang Yu,et al.Synthesis of carbon doped WO₃·0.33H₂O hierarchical photocatalyst with improved photocatalytic activity[J].Applied Surface Science,2016,362:182-190.]。但是，WO₃的带隙太大而不能有效地利用太阳光能，而且其导带位置太低而不能有效的利用光生电子对，从而导致WO₃不能被有效开发使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种纳米片状三氧化钨高效光催化剂及其制备方法，催化性能好。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)将单糖溶液和钨源溶液混合均匀，得到混合溶液A，混合溶液A中单糖和钨源的摩尔比为(1～4):1；然后向混合溶液A中加入占混合溶液A体积1％～2％的表面活性剂溶液，混合均匀得到混合溶液B；

(2)调节混合溶液B的pH值在0.5～2.5，得到混合溶液C；

(3)将混合溶液C在150～200℃进行均相水热反应；

(4)均相水热反应结束后冷却至室温，分离出产物并洗涤干燥，得到纳米片状三氧化钨高效光催化剂。

进一步地，步骤(1)中单糖溶液的浓度为0.5～1mol/L，钨源溶液的浓度为0.5～1mol/L，表面活性剂溶液的浓度为0.01～0.05mol/L。

进一步地，步骤(1)中单糖采用C₆H₁₂O₆·H₂O。

进一步地，步骤(1)中钨源采用Na₂WO₄·2H₂O，表面活性剂采用蔗糖脂肪酸酯。

进一步地，步骤(1)中均是通过在30～40℃下搅拌10～20min混合均匀。

进一步地，步骤(2)中采用2～3mol/L的HCl溶液调节pH值。

进一步地，步骤(3)中混合溶液C倒入聚四氟乙烯内衬高压水热反应釜中，体积填充比在35％～65％，然后将聚四氟乙烯内衬高压水热反应釜密封，放入均相水热反应仪中进行均相水热反应。

进一步地，步骤(3)中均相水热反应的时间为20～30h。

进一步地，步骤(4)中的干燥是在40～60℃真空烘箱干燥12～20h。