[发明专利]一种WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种WO₃‑TiO₂薄膜型复合光催化剂及其制备方法，包括以下重量份的原料：钛酸丁酯、无水乙醇、硝酸、表面活性剂AEO‑9、钨酸钠、负载Au纳米粒子的TiO₂薄膜、冰醋酸和去离子水，其制备包括如下步骤：制备A溶液、配备钨酸钠水溶液、制备混合溶胶和WO₃‑TiO₂薄膜型复合光催化剂成型。本发明在制备TiO₂薄膜的过程中掺杂Au纳米离子，一方面可以降低光生电子‑空穴对复合的几率，提高表面羟基浓度，改善TiO₂的光催化效率，另一方面，由于Au纳米离子的光吸收范围比TiO₂更宽，因此，TiO₂的吸收波长范围可以扩展到可见光区域，从而可以大大增加对太阳能的转化和利用，同时覆盖有WO₃薄膜，能进一步提高光催化剂的光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，具体为一种WO₃-TiO₂薄膜型复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化剂通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。催化剂是改变化学反应速率的化学物质，其本身并不参与反应。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。在早期，也曾经较多使用硫化镉和氧化锌作为光触媒材料，但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域还在使用。半导体多相光催化法作为一种污染治理新技术越来越受到人们的重视，而光催化剂的活性不高是制约其工业实用化的重要因素。

所以，如何设计一种WO₃-TiO₂薄膜型复合光催化剂及其制备方法，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WO₃-TiO₂薄膜型复合光催化剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种WO₃-TiO₂薄膜型复合光催化剂，包括以下重量份的原料：钛酸丁酯20-30份、无水乙醇10-15份、硝酸5-9份、表面活性剂AEO-9 2-3份、钨酸钠8-12份、负载Au纳米粒子的TiO₂薄膜3-9份、冰醋酸4-6份、去离子水15-22份。

根据上述技术方案，所述负载Au纳米粒子的TiO₂薄膜的制备方法为在室温下将0.5mL的钛酸正丁酯溶液滴加到15mL的无水乙醇中，经过15min超声振荡，得到均匀透明的淡黄色溶液，密闭静置5d进行成胶化，得到具有一定粘度的透明溶胶，利用旋转镀膜法，将透明溶胶涂覆于经稀盐酸清洗的基片上，得到湿凝胶薄膜，通过调节溶胶的粘度来控制薄膜层的厚度，前躯体薄膜在经过自然干燥后，再在空气氛中经过350-550℃温度下热处理1h，得到TiO₂薄膜，接着将TiO₂薄膜浸泡到金纳米粒子溶液中，静置2-6h后取出并用水冲洗干净后，放入真空热蒸发蒸镀舱，在真空度为5×10^-5～9×10^-5Pa的条件下沉积Au纳米粒子，沉积10-15h，制成负载Au纳米粒子的TiO₂薄膜。