一种活性炭功能化氧化钨的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种活性炭功能化氧化钨的制备方法，首先，将一定质量干黄豆与适量室温下自来水浸泡一定时间后，经豆浆机磨细、过滤获得豆浆原液；然后取一定量的豆浆原液与一定浓度的HCl溶液混合，使溶液呈强酸性，经一定温度水浴加热后，缓慢加入Na2WO4水溶液，混合溶液变黄色，继续搅拌黄色溶液；转移上述黄色混合溶液至带四氟乙烯内衬的反应釜中，经水热反应一定时间后，抽滤、洗涤、烘干后获得深蓝色固体；最后将深蓝色固体在充满惰性气体的马弗炉中，以一定升温速率升至特定温度煅烧一定时间，再自然冷却至室温，既得黑色活性炭功能化氧化钨固体物质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能化氧化物固体材料制备
，特别涉及一种活性炭功能化氧化钨的制备方法。
技术介绍
众所周知，水是生命之源，但随着有机染料工业迅速发展，导致染料废水排放日益严重，对目前有限水资源进行严重侵蚀，因而严重影响人类健康生活。因此，含有机染料废水在排放之前必须进行有效处理，使之达到相关要求。为了保护水体及人类生存环境，人们曾采用多种方法去除废水中有机染料。吸附法是使用较普遍的方法之一，因为它能把有机染料从液相中有效转移至固相吸附剂上，从而实现有机染料与水体分离。在所有吸附剂中，由于活性炭对有机物吸附效率高，且性能稳定，因此研究较多(Y.Hu,X.Chen,Z.Liu,etal.,J.Environ.Manage.,2016,166:512-518；A.L.Cazetta,O.Pezoti,K.C.Bedin,etal,ACSSustain.Chemi.Eng.,2016,4:1058-1068)，但重复使用活性炭吸附剂时处理成本较高，且存在二次污染。因此，开发其它技术处理废水中有机染料势在必行。由于高级氧化法可破坏有机染料结构，从而达到高效去除目的。在高级氧化法中，光催化降解由于具备成本低(一般利用太阳光作为光源)、可大范围推广使用性能，因而近年来备受研究者青睐。在现有光催化剂中，由于TiO2性质稳定、毒性较低，且在紫外光作用下具有较高的光催化活性，因而研究较多(Y.Huang,Q.Shang,D.Wang,etal.,Appl.Catal.,B,2016,187:59-66；X.Li,J.Wang,Y.Men,etal.,Appl.Catal.,B,2016,187:115-121)。然而，TiO2主要利用太阳光中5％左右的紫外光，因此在实际应用中受到极大限制。为了高效利用太阳光，研究者需要开发其它高效利用太阳光的催化剂，彻底去除废水中有机染料。WO3的禁带宽度为2.7eV左右，在可见光范围内具有较强的吸收，所以在可见光催化方面具有潜在应用价值(K.Villa,S.Murcia-Lopez,J.RamonMorante,etal.,Appl.Catal.,B,2016,187:30-36；M.V.Dozzi,S.Marzorati,M.Longhi,etal.,Appl.Catal.,B,2016,187:157-165；G.Xi,B.Yue,J.Cao,etal.,Chem.Eur.J.2011,17:5145-5154)。据大量研究证实，催化剂对有机物吸附量在光催化中起重要作用，若吸附量较高，则催化效果会更好。然而，目前氧化钨大多数通过高温煅烧或高温水热法获得，导致其对有机物吸附效率较低，因此严重影响光催化效率。相关专利如下：CN105274503A“一种三氧化钨纳米薄膜的制备方法”中，公开了一种以六氯化钨为反应原料，采用滴涂法将六氯化钨乙醇溶液滴涂于衬底表面,通过重复滴涂、吹干得到膜层，膜层在400℃～550℃高温下煅烧2h～6h，获得三氧化钨纳米薄膜的制备方法。CN105129857A“一种花状氧化钨纳米材料及其制备方法”中，公开了一种以一定质量的钨盐粉末、有机酸与一定量无水乙醇混合溶解、超声振荡、150℃～230℃温度下水热反应2h～8h，获得花状氧化钨纳米材料的制备方法。由于活性炭对有机染料的良好吸附性能，常用来与光催化剂复合，提高催化效率(C.Wang,Y.Ao,P.etal.,J.Hazard.Mater.,2010,184:1-5)。若采用活性炭与氧化钨复合，必将大幅度提高氧化钨对有机物的光催化效率。本专利报道的技术是以豆浆为活性炭前驱体，在酸性条件下加入钨酸钠，采用水热法制备预产物，在充满惰性气体的马弗炉中煅烧预产物，获得活性炭功能化氧化钨材料，以合成材料为光催化剂，对废水中酸性橙7(AO7)、酸性红14(AR14)、罗丹明B(RhB)进行催化降解。由于反应原料为液相混合，所以煅烧后获得的产物中活性炭与氧化钨能相互均匀包裹，提高对有机物的吸附量，从而提高光催化效率。利用豆浆为活性炭源，成本相对较低，且操作简单，整个实验过程绿色环保。本专利技术技术可在活性炭功能化材料合成及其光催化降解其它相关有机物方面提供借鉴。截至目前，还未有专利及相关文献报道利用豆浆为活性炭源制备活性炭功能化氧化钨材料及在可见光作用下研究该材料催化降解相关染料的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种对染料(以酸性橙7、酸性红14和罗丹明B为探针分子)具有高效去除效率的活性炭功能化氧化钨的制备方法。为解决该技术问题本专利技术采用的技术方案如下：一种活性炭功能化氧化钨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1、将30-50g干黄豆与50-100ml室温下自来水浸泡3-5小时后，经豆浆机磨细、过滤获得豆浆原液；2、取10-30ml上述豆浆与10-20ml的4-6mol·l-1HCl溶液混合，经30-50℃水浴加热1-3h后，缓慢加入由4-8gNa2WO4·2H2O固体溶于10-20ml水形成的Na2WO4溶液，混合溶液变成黄色钨酸与豆浆混合物，继续搅拌黄色溶液10-30分钟；3、转移上述黄色混合溶液至带四氟乙烯内衬的反应釜中，经90-130℃水热反应20-36小时后，抽滤、蒸馏水洗涤2-3遍、50-80℃烘干后获得深蓝色固体；4、将深蓝色固体置于充满惰性气体的马弗炉中，以2-4℃/min升温速率升温至400-800℃煅烧3-6小时，再自然冷却至室温，既得黑色活性炭功能化氧化钨固体物质。在上述制备过程中，豆浆是由干黄豆与室温下自来水浸泡一定时间后，经豆浆机磨碎后获得的。在上述制备过程中，通过加入HCl溶液，使豆浆中蛋白质等有机质变性，且使体系呈强酸性。在上述制备过程中，Na2WO4是在强酸性介质中转变成钨酸，与变性的蛋白质等有机质在水浴加热下充分搅拌均匀，再在水热条件下反应获得深蓝色固体。在上述制备过程中，活性炭功能化氧化钨固体物质是在充满惰性气体的马弗炉中煅烧而成。在本专利技术中，通过冷水浸泡干黄豆，利用豆浆机搅碎湿黄豆，使黄豆中蛋白质等有机质充分溶解在水中，经过滤去除固体杂质后获得豆浆原液。然后加入强酸，使蛋白质等有机质变性，同时使豆浆溶液呈现强酸性，再加入事先已配好的Na2WO4溶液进行水热反应。最后在充满惰性气体的马弗炉中煅烧，获得活性炭功能化氧化钨固体材料。在本专利技术中，加入强酸使蛋白质等有机质变性的目的是为了不让有机质中活性成分对后续Na2WO4转化为钨酸产生影响，进而影响氧化钨的生成。在本专利技术中，向强酸性豆浆中加入事先配置好的Na2WO4的目的是让产生的钨酸与豆浆中变性的蛋白质等有机质充分混合均匀。在本专利技术中，水热反应是为了使大部分钨酸转化为深蓝色氧化钨，且使氧化钨结晶完善。在本专利技术中，利用充满惰性气体的马弗炉是为了隔绝空气，尽量使有机质转化为活性炭。在本专利技术中，由于活性炭与氧化钨前驱物混合均匀，因此，煅烧后所获得的固体中活性炭与氧化钨相互均匀包裹。由于通过高温煅烧，氧化钨晶体结构完善，从XRD(附图1)可知所合成产物在晶面(001)、(110)、(200)、(111)、(201)、(002)及(220)等处出现氧化钨的特征峰，且(001)、(110)、(200)、(201)晶面衍射峰强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性炭功能化氧化钨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将30‑50g干黄豆与50‑100ml室温下自来水浸泡3‑5小时后，经豆浆机磨细、过滤获得豆浆原液；2)取10‑30ml豆浆原液与10‑20ml的4‑6mol·l‑1HCl溶液混合，经30‑50℃水浴加热1‑3h后，缓慢加入由4‑8g Na2WO4·2H2O固体溶于10‑20ml水形成的Na2WO4溶液中，混合溶液变成黄色钨酸与豆浆混合物，继续搅拌黄色溶液10‑30分钟；3)转移上述黄色混合溶液至带四氟乙烯内衬的反应釜中，经90‑130℃水热反应20‑36小时后，抽滤、蒸馏水洗涤2‑3遍、50‑80℃烘干后获得深蓝色固体；4)将深蓝色固体置于充满惰性气体的马弗炉中，以2‑4℃/min升温速率升温至400‑800℃煅烧3‑6小时，再自然冷却至室温，既得黑色活性炭功能化氧化钨固体物质。

【技术特征摘要】
1.一种活性炭功能化氧化钨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将30-50g干黄豆与50-100ml室温下自来水浸泡3-5小时后，经豆浆机磨细、过滤获得豆浆原液；2)取10-30ml豆浆原液与10-20ml的4-6mol·l-1HCl溶液混合，经30-50℃水浴加热1-3h后，缓慢加入由4-8gNa2WO4·2H2O固体溶于10-20ml水形成的Na2WO4溶液中，混合溶液变成黄色钨酸与豆浆混合物，继续搅拌黄色溶液10-30分钟；3)转移上述黄色混合溶液至带四氟乙烯内衬的反应釜中，经90-130℃水热反应20-36小时后，抽滤、蒸馏水洗涤2-3遍、50-80℃烘干后获得深蓝色固体；4)将深蓝色固体置于充满惰性气体的马弗炉中，以2-4℃/min升温速率升温至400-800℃煅烧3-6小时，再自然冷却至室温，既得黑色活性炭功能化氧化钨固体物质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在上述制备过程中，豆浆原液是由30-50g干黄豆与50-100ml室温下自来水浸泡3-5小时，经豆浆机磨细、过滤获得。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在上述制备过程中，是在30-50℃水浴加热中，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫仕油，邓黄秀，王辉，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33