全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂，该光催化剂这样制得：将0.1～1.0g钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌溶解；冷却至室温后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌，得混合液体，将该混合液体转入水热釜，在160~240℃温度下，水热反应10～72h；依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂。该光催化剂在紫外光、可见光乃至红外光谱下均具有光催化活性，实现对太阳光全光谱的吸收利用，在环境污染治理和净化以及环保功能材料等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化材料
，涉及一种紫外、可见及红外全光谱响应的高效光催化材料粉体，该材料不仅能利用太阳光中的紫外光，而且在可见光乃至红外光的照射下具有较强的光催化作用的光催化材料。
技术介绍
随着科技水平的提升以及人类发展水平的进步，环境污染问题愈发严重，有毒难降解，污染物愈加广泛的存在于空气中，对生物安全和生态系统危害巨大，制约了社会的进步。以二氧化钛为代表的半导体材料具有光催化活性高、稳定性好、成本低等优点，成为研究的热点。但是传统的光催化材料由于禁带宽度大（>3.0eV），只能利用太阳光中的的紫外光；而紫外光只占太阳光总能量的4%，大部分太阳光的能量分布在可见光区（约48%）和近红外区（约44%），所以将光催化材料的响应波长扩展至包括可见光区和红外光区的全光谱范围是目前光催化研究领域的热点之一，也是其走向实际应用的关键。专利《一种紫外可见全光谱光催化材料的制备方法和应用》（专利号ZL201010247518.7，公告号CN101947463B，公告日2012.07.11）公开了一种高效紫外可见全光谱光催化材料的制备方法和应用，以氯氧化铋为基质，掺杂有溴、碘中的一种或两种元素的纳米材料的制备方法。在白炽灯、碘钨灯、日光灯及太阳光照射下都具有非常高的催化效率。但是其所提及的“全光谱”是特指紫外、可见光谱，并不具备利用红外光谱进行光催化反应的能力。为了获得红外光响应的光催化材料，目前较为常见的作法是将稀土掺杂的具有上转换性能的材料与光催化材料进行复合，通过把红外光转换为短波长的紫外或者可见光，进一步激发光催化材料进行反应，从而实现红外光催化的目的。如专利申请《异质结型二氧化钛-稀土掺杂钒酸盐复合纳米纤维光催化材料的制备方法》（申请号ZL201510821944.X，公布号CN105457621A，公布日2016.04.06）公开了一种异质结型二氧化钛-稀土掺杂钒酸盐复合纳米纤维光催化材料的制备方法，该纤维光催化材料具有近红外光催化效果，但其近红外光催化效果是依赖于YVO4:Yb, Tm上转换材料在980nm的近红外光作用下发射的紫外光产生的，必须依赖于980nm的激光照射才能显示出红外催化效果，不具备宽光谱特性；且需要用到昂贵的稀土元素，导致材料成本升高。由于上转换材料存在仅能对特定波长的红外线进行响应的弊端，有必要发展其他更加宽光谱的光催化材料。专利申请《一种具有近红外光催化活性的锌镁铟复合氧化物及其制备方法和应用》（申请号ZL201510535707.7，公布号CN105056931A，公布日2015.11.18）公开了一种具有近红外光催化活性的锌镁铟复合氧化物，该锌镁铟复合氧化物除在近红外光区域具有光催化活性之外，在紫外和可见光区域也都具有光催化活性，在黑暗条件下对有机物具有良好的吸附性能，属于吸附性能良好的宽光谱光催化剂。但所用的铟为稀土元素，材料成本高。光催化剂的活性通常与其光吸收特性有密切的关系。专利《还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法》（专利号ZL201310490453.2，公告号CN103496744B，公告日2015.04.15）公开了一种还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法，在溶剂热条件下直接合成粒径可控的具有较强近红外线吸收能力的铵钨青铜纳米粉体。但是该专利技术仅仅讨论了铵钨青铜的红外吸收屏蔽效果，并未考虑其是否具有光催化效果。由于铵钨青铜具有优秀的红外吸收效果，如果能和现有的二氧化钛材料进行复合，获得具有可吸收利用覆盖太阳光谱的全波段的光催化材料，拓展现有光催化材料的应用领域，以期达到有效缓解当前环境污染以及能源紧缺等问题，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域，其特征在于，该光催化剂这样制得：将0.1～1.0g原料钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌，得混合液体，将该混合液体在160～240℃温度下水热反应10～72h；然后，依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂。本专利技术光催化剂以活性二氧化钛、钨酸铵、乙二醇、乙酸等为原料，采用水热方法制得。以提高二氧化钛在紫外光、可见光和红外光全波段下的光催化活性。相比二氧化钛，该光催化剂不仅在紫外光下催化活性得到了很大提升，而且在可见光乃至红外光谱下均具有光催化活性，实现了对太阳光的全光谱的吸收利用，在环境污染治理和净化以及环保功能材料等领域具有广阔的应用前景。而且制备过程操作简单、环保节能、灵活方便，对设备的要求较低。附图说明图1是实施例1制得的光催化剂的X射线衍射谱图。图2是实施例1制得的光催化剂的透射电子显微镜图。图3是实施例1、对比例1和对比例2制得的样品的光吸收曲线图。图4是实施例1、对比例1和对比例2制得的样品在紫外光照射下光催化降解罗丹明-B的光催化效果图。图5是实施例1、对比例1和对比例2制得的样品在可见光照射下光催化降解罗丹明-B的光催化效果图。图6是实施例1、对比例1和对比例2制得的样品在红外光照射下光催化降解罗丹明-B的光催化效果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种能够充分利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱的全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，以拓宽光催化剂的应用领域。该光催化剂采用以下方法制得：将0.1～1.0g原料钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌60～90min，充分溶解得到澄清透明的液体；冷却至室温（10～35℃）后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌20～100min，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌10～60min，得混合液体，将该混合液体转入水热釜，在160～240℃温度下，水热反应10～72h；依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂。原料钨酸铵采用钨酸铵、仲钨酸铵或偏钨酸铵。原料二氧化钛采用具有光催化活性的纳米二氧化钛或者P25二氧化钛等商用粉。本专利技术光催化剂制备过程中，80～200℃温度下磁力搅拌是为了使钨酸铵充分溶解，通常较高的温度有助于提高溶解速度；在乙二醇和乙酸作为溶剂的情况下，通过水热处理，可以使钨酸铵水解还原生成具有还原价态的铵钨青铜，在水热体系中加入超声分散后的纳米二氧化钛，可以使铵钨青铜有效负载在二氧化钛上，提升最终复合物的均匀度。实施例1称取0.25g仲钨酸铵，加入40mL乙二醇中，在190℃下磁力搅拌60min，充分溶解得到澄清透明的液体；待该液体冷却至室温后加入具有光催化活性的纳米二氧化钛0.4g，超声分散后搅拌100min，得悬浊液；将20mL乙酸加入该悬浊液中，搅拌30min，得混合液体，将该混合液体转入水热釜，在20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域，其特征在于，该光催化剂这样制得：将0.1～1.0g原料钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌，得混合液体，将该混合液体在160～240℃温度下水热反应10～72h；然后，依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域，其特征在于，该光催化剂这样制得：将0.1～1.0g原料钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌，得混合液体，将该混合液体在160～240℃温度下水热反应10～72h；然后，依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，王育华，杨林芬，刘桐垚，李昊，张益宏，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62