[发明专利]一种二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂的制备方法及其在光催化降解污染物上的应用，属于材料制备及光催化的技术领域。该催化剂的特点有：具有3维的形貌特征，由二氧化钛纳米粒子改性3维结构的C包覆与钨酸锑纳米粒子复合而成。在制备光催化剂过程中，采用工艺简单的水热法，合成出二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂。在碳和二氧化钛的共同作用下，二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂表现出良好的光催化性能，促进了新型半导体钨酸锑光催化剂的研究。

技术领域

本发明属于材料合成和光催化技术领域，主要涉及一种二氧化钛改性碳包覆钨酸锑的复合光催化剂的制备及其光催化活性研究。

背景技术

随着工业化程度的推进，环境污染的问题已受到越来越多的关注。传统的污染物处理方法已经满足不了人们的要求。寻找出一种清洁，高效，节能环保的污水处理方法，成了人们研究的热点方向。

自1972年首次发现TiO₂具有光催化活性以来，光催化技术的研究一直是材料研究的热点方向。光催化技术凭借其节能环保、无二次污染等优点为污水的处理提供了一个非常好的解决途径。半导体光催化材料可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能处理空气中或者水中有毒有害物质,改善环境,达到资源利用生态化的目的。目前，各种不同的半导体光光催化剂材料被广泛研究，如钨酸铋，钨酸铯等。但是钨酸锑凭借其材料来源广泛，价格低廉，无生物毒性等优点成为光催化研究的热电材料之一。

但是, 钨酸锑光催化剂也存在着一些缺陷，例如，其量子效率偏低,并且高得光生电子-空穴复合速率，这些都阻碍了其进一步的发展与应用。在这种背景下,如何提高钨酸锑的光催化效率和拓宽其光相应范围，成了钨酸锑光催化剂的研究重点。至今为止,各种方法已经被用来提高其量子效率和扩展其光相应范围,如:形貌控制、半导体复合等。但是,上述方法改性后钨酸锑的光催化效率、稳定性以及在实际应用中的反复使用性受到了一定的限制。

近年来，利用其他材料与钨酸锑催化剂进行复合，制备复合光催化剂的研究取得了一定的进展，得到的钨酸锑基复合光催化剂在太阳光的照射下表现出良好的光催化活性。本发明利用碳材料高的吸附性和二氧化钛光催化剂与钨酸锑进行复合，形成二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂，有效地提高了钨酸锑的可见光利用率和光催化活性。

发明内容

本发明的目的是制备出具有高的可见光利用率和高催化活性的钨酸锑基复合光催化剂，并且其催化循环稳定性高，推进钨酸锑的实际应用。

为实现本发明目的采用如下技术方案：

利用葡萄糖的水解性，通过水热反应，在钨酸锑的结晶过程中包覆上碳层，再利用硫酸钛的水解，最终制备出二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂。在碳的吸附性作用下和二氧化钛的协同作用下，提高钨酸锑的可见光催化活性。

一种二氧化钛改性碳包覆钨酸锑复合光催化剂的制备，其特征步骤如下：

（1）加入适量SbCl₃于上述溶液中，磁力搅拌均匀；

（2）向步骤（2）溶液中适量Na₂WO₄﹒2H₂O，继续搅拌均匀；

（3）向步骤（3）溶液中加入0.08g NaOH，搅拌均匀；

（4）向溶液中加入一定量葡萄糖，搅拌均匀；

（5）将搅拌好的溶液转移到高压反应釜中反应；

（6）将反应完全的样品离心洗涤，干燥后研磨即得到碳包覆钨酸锑材料；

（7）取适量包覆钨酸锑粉末溶于80mL水中，搅拌均匀；

（8）向溶液中加入适量硫酸钛，搅拌均匀后转移到反应釜中反应；