[发明专利]一种多孔ZnWO4/WO3纳米管光催化剂及简单可控的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔ZnWO₄/WO₃纳米管光催化剂及简单可控的制备方法，具体是将偏钨酸铵与乙酸锌溶液加入到PVP的DMF溶液中进行搅拌处理，使其混合均匀制备电纺溶胶，使其电纺得到ZnWO₄/WO₃凝胶纤维，在进行煅烧得到多孔ZnWO₄/WO₃纳米管，然后通过调控固含量的变化得到的不同形貌的ZnWO₄/WO₃纳米管。本发明的特点是在生产过程中采用一步法混合静电纺丝方法即可制备得到多空ZnWO₄/WO₃纳米管；同时制备得到的异质结构，相对单纯纳米纤维增加了其比表面积，使其具有更多的活性位点，增加了电子的传输，并且制备的纳米管具有良好的光催化性能。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体为多孔纳米管材料的制备方法。

背景技术

随着工业经济的不断发展，人们生活环境日益恶化，水污染问题越来越引起人们的关注。当前处理水污染的方法多种多样，其中半导体光催化剂以低成本、高成效等优点逐渐成为该领域的研究热点。自1972年Fujishima和Honda（Nature 1972, 238, 37-8）使用TiO₂做电极将水电解成H₂和O₂以来，TiO₂作为最常用的光催化材料，便由于其无毒性、低成本以及高稳定性等特点引起了广泛报道。但是，由于TiO₂的带隙较宽（~3.2 ev），只能被紫外光照射，太阳光利用率不足5%，限制了它在光催化领域的应用范围。因此，为了更有效地利用太阳能，开发高效、可持续稳定的可见光催化剂是非常关键的。其中，WO₃作为一种典型的n型半导体，由于其带隙较小（2.8 eV左右），能更有效地吸收可见光，被认为是一种理想的光催化剂。目前已有多个课题组展开了关于WO₃光催化剂的研究。通过构建异质结构光催化剂来提高光催化活性已被证明是一种有效的方法。此外，多孔纳米管具有较大的比较面积，有利于更好的降解有机污染物，故能够增加提高三氧化钨的光催化性能。

发明内容

本发明目的是利用构建多孔的ZnWO₄/WO₃异质结构来提高WO₃的光催化性能，并且孔隙度简单可控。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种多孔ZnWO₄/WO₃纳米管光催化剂及简单可控的制备方法，包括步骤如下：

（1）将偏钨酸铵溶于水，制得偏钨酸铵质量浓度为30~40%的溶液A;

（2）将乙酸锌溶于A，制得乙酸锌质量浓度为30~40%的溶液B;

（3）将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶于N，N-二甲基甲酰胺，制得质量浓度为10~20% PVP溶液C;

（4）将溶液A，溶液B和溶液C混合，在搅拌条件下，溶液溶解均匀，得到溶液D；

（5）将制得的溶液D加入到注射器针管中，进行静电纺丝;

（6）将静电纺丝得到的纤维膜进行高温煅烧，得到纳米管光催化剂。

根据本发明，优选的，步骤（1）中，偏钨酸铵的质量浓度为32%。

根据本发明，优选的，步骤（2）中，乙酸锌的质量浓度为31%。

根据本发明，优选的，步骤（3）中，PVP质量浓度为10%。

根据本发明，优选的，步骤（5）中，电纺溶液的推进速度为2.26 mL/h，电压为20 kV。