[发明专利]一种W-TiO2

说明书

本发明涉及一种W‑TiOsubgt;2/subgt;单原子负载光催化剂的制备方法，包括如下步骤：将TiOsubgt;2/subgt;和六羰基钨的混合物密封在真空管中；将装有TiOsubgt;2/subgt;和六羰基钨的真空管置于较高温度环境中，以使六羰基钨升华，并恒温保持预设时间；继续升温到高温环境，对真空管中的混合物进行煅烧，得到蓝色粉末；对蓝色粉末洗涤、烘干，即得W‑TiOsubgt;2/subgt;单原子负载光催化剂。一种W‑TiOsubgt;2/subgt;单原子负载光催化剂，由所述制备方法所制得。本发明以金属W单原子修饰TiOsubgt;2/subgt;，制备原料来源广泛、易得，通过升华法与高温煅烧法相结合的制备工艺，可以大规模制备高活性单原子负载光催化剂，利用表面等离子体效应，提高光催化活性，具有操作简单、安全、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及光催化剂及新材料技术领域，具体涉及一种W-TiO₂单原子负载光催化剂及其制备方法。

背景技术

光催化技术具有可再生性、高效率、生态友好等特点，且可以在较为温和的条件下将太阳能转变为化学能，如光催化甲烷氧化为甲醇、CO₂还原为甲醇以及光催化析氢等，既可以缓解能源危机，还可以治理环境问题。在众多的光催化材料中，TiO₂因其化学性质稳定、无毒、无害、不会造成二次污染、抗腐蚀能力强以及价格低廉等优势，被认为是光催化剂中最有前途的材料。但是TiO₂的禁带宽度为3.2eV，只能被紫外光或者更高能量的光强所激发从而具有光催化活性，这意味着单一的TiO₂材料只能利用5-8％的太阳光。此外，TiO₂在被光激发后所产生的光生电子和空穴在还未到达催化剂的表面就发生负载也是制约其光催化活性的重要因素。因此，开发新型具有可见光活性的高效光催化材料，并早日实现其产业化是光催化技术的一个重要的发展方向。

人们在研究对TiO₂等催化剂改性的同时，也开始大力寻找其他类型的半导体催化剂，尤其是具有可见光响应的催化剂。在众多的光催化材料中，钨系光催化材料因具有独特的微观结构、对可见光有良好的响应以及较强的空穴氧化能力，受到许多研究工作者的青睐。在所有已知的钨系光催化材料中，较为常用的是三氧化钨(WO₃)，WO₃是一种很有前途的光催化剂，WO₃及其水合物能带宽度较低，价格低廉，被广泛用作光催化材料。此外钨是一种金属元素，还常被用于掺杂其他半导体材料中，掺杂的W元素作为电子陷阱，抑制光生载流子的负载。现有的改性技术主要是阴阳离子掺杂、贵金属沉积、形貌及晶面调控、缺陷工程和与其他半导体形成异质结催化剂等，但这些方法同样会有不足之处，比如会影响光催化过程中的稳定性等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种W-TiO₂单原子负载光催化剂及其制备方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种W-TiO₂单原子负载光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S100、将TiO₂和六羰基钨的混合物密封在真空管中；

S200、将装有TiO₂和六羰基钨的真空管置于较高温度环境中，以使六羰基钨升华，并恒温保持预设时间；

S300、继续升温到高温环境，对真空管中的混合物进行煅烧，得到蓝色粉末；

S400、对蓝色粉末洗涤、烘干，即得W-TiO₂单原子负载光催化剂。

进一步：TiO₂和六羰基钨的质量比为5：1～20：1。

更进一步：TiO₂和六羰基钨的质量比为10：1。