一种八面体结构WO3光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：①将浓度为6-8mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加1~8mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为1.8~2.2，然后在搅拌条件下滴加浓度为20-40mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌25~35min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在150~170℃下水热反应12~48h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。本发明专利技术制备得到选择性较高的八面体结构WO3晶体，制备得的八面体结构WO3的在紫外光源下对罗丹明B的降解率比普通形貌结构的WO3光催化剂显示出更好的催化活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机物污染物降解
，具体涉及一种八面体结构WO3及其制备方法和应用。
技术介绍
罗丹明B(RhodamineB)又称玫瑰红B，或碱性玫瑰精，俗称花粉红，是一种具有鲜桃红色的人工合成的染料，是印染行业中常用的有机染料，将含有罗丹明B的废水直接排放到环境中会造成严重污染，治理困难。近年来，利用光催化技术来降解染料废水已经成为一种具有广阔应用前景的绿色环保新技术。该过程是将光催化剂置于特定波长的光源下照射，生成高活性的自由基将有机物污染物氧化成CO2、H2O等无毒产物，从而实现有机物分子的降解。如中国专利CN102502917B中采用SIC纳米线光催化降解罗丹明B，紫外光照射6小时后降解率为66.09%~67.63%。专利CN1962478A中用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明B污水，去除率在80%左右。专利CN102210917B中采用含Keplerate型多金属氧酸盐对罗丹明B进行异相光催化降解，但现在的技术中存在工艺复杂，处理时间长等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对罗丹明B的降解率高、降解时间短的八面体结构WO3及其制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：①将浓度为6-8mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加1~8mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为1.8~2.2，然后在搅拌条件下滴加浓度为20-40mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌25~35min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在150~170℃下水热反应12~48h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。优选的，所述步骤①中加入的钨酸钠溶液中的钨酸钠和草酸钠溶液中草酸钠的摩尔比为1:1.5，其中，Na+与W的摩尔比对WO3的形貌具有重要的影响，而当Na与W的摩尔比为5:1时，得到选择性较高的八面体结构WO3晶体。优选的，20-40mmol/L的草酸钠溶液的滴加速率为25滴每分钟并逐渐增加到50滴每分钟，根据晶体生长理论，晶体的形貌形成过程主要由晶核形成和晶核的生长两方面控制而成，而由于Na+的浓度对晶核形成的形貌具有导向作用，因此控制在晶核形成时Na离子浓度的变化对晶体的形貌具有决定性的作用，采用本专利技术的草酸钠溶液滴加速率产生了意想不到技术效果。所述步骤②中洗涤的具体操作过程为先用去离子洗涤2次，再用无水乙醇洗涤3次；所述干燥的具体的操作过程为在16~28Pa、－40~－50℃下真空冷冻干燥6~12h。所述的八面体结构WO3在降解罗丹明B中作为光催化剂的应用，包括以下步骤：将0.02g八面体结构WO3粉体加入100mL浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，用磁力搅拌器进行搅拌，在254nm波长的紫外光下照射120min。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术以稀硝酸与钨酸钠为原料，采用特定的Na与W的摩尔比，以及草酸钠溶液的滴加速率，制备得到选择性较高的八面体结构WO3晶体，同时采用真空冷冻干燥，从而保持形貌完整，避免在常规的热干燥过程中晶体容易坍塌，影响晶体的形貌选择性。WO3晶体颗粒粒径为1~4μm，该制备方法的工艺简单，制备得的八面体结构WO3的在紫外光源下对罗丹明B的降解率比普通形貌结构的WO3光催化剂显示出更好的催化活性，具有广泛的应用前景。图1为实施例1制备的八面体结构WO3的XRD图谱；图2为实施例1制备的八面体结构WO3的SEM图谱；图3为实施例1制备的八面体结构WO3作为光催化剂对罗丹明B的降解效果图；图4为对照例1制备的WO3的SEM图谱；图5为对照例2制备的WO3的SEM图谱。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：①将浓度为7mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加5mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为2，然后在搅拌条件下滴加浓度为30mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌30min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在160℃下水热反应24h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。所述步骤①中加入的钨酸钠溶液中的钨酸钠和草酸钠溶液中草酸钠的摩尔比为1:1.5；30mmol/L的草酸钠溶液的滴加速率为25滴每分钟并逐渐增快到50滴每分钟；述步骤②中洗涤的具体操作过程为先用去离子洗涤2次，再用无水乙醇洗涤3次；所述干燥的具体的操作过程为在16~28Pa、－45℃下真空冷冻干燥10h。本实施例制备的WO3光催化剂粉体在紫外光源照射下对罗丹明B的降解实验步骤如下：将浓度为10mg/L的罗丹明B溶液100mL加入光催化仪器反应管内，然后加入经水热反应制备的WO3粉体0.02g，超声分散4min，在暗室中静态吸附30min后达到反应吸附平衡，开启紫外光源及磁力搅拌装置，光照过程中每间隔20min取样，离心分离后取上层清液在罗丹明B最大吸收波长l=554nm处，使用722N可见分光光度计测定样品吸光度，并通过公式：DC=[(A0-Ai)/A0]′100%完成降解率的计算，其中为A0为10mg/L的罗丹明B溶液的吸光度，Ai为定时取样时测定的罗丹明B溶液的吸光度。在254nm波长紫外光下照射2小时，罗丹明B的降解率为97.3%。本实施例制备的WO3粉体的XRD图谱见附图1，产物形貌分析见附图2，光催化效果见附图3。附图1中各衍射峰的相对位置和相对强度均与JCPDS（粉末衍射标准联合委员会）卡片相吻合，且没有其它衍射杂峰，说明本专利技术合成的WO3纯度较高；附图2中的扫描电镜图表明，WO3颗粒为锥形八面体结构；附图3中，光催化效果图显示出所制备的WO3粉体在紫外光源下对罗丹明B的降解率可达97.3%。实施例2一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：①将浓度为6mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加1mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为1.8，然后在搅拌条件下滴加浓度为20mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌25min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在150℃下水热反应48h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。所述步骤①中加入的钨酸钠溶液中的钨酸钠和草酸钠溶液中草酸钠的摩尔比为1:1.5；20mmol/L的草酸钠溶液的滴加速率为25滴每分钟并逐渐增快到50滴每分钟；述步骤②中洗涤的具体操作过程为先用去离子洗涤2次，再用无水乙醇洗涤3次；所述干燥的具体的操作过程为在16~28Pa、－40℃下真空冷冻干燥6h。本实施例制备的WO3粉体在紫外光源照射下对罗丹明B的降解实验步骤与实施例1相同，罗丹明B的降解率为95.3%。实施例3一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，包括以下步骤：①将浓度为8mmol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：①将浓度为6‑8mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加1~8mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为1.8~2.2，然后在搅拌条件下滴加浓度为20‑40mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌25~35min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在150~170℃下水热反应12~48h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种八面体结构WO3光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：①将浓度为6-8mmol/L的钨酸钠溶液加入到反应容器中，然后在搅拌条件下滴加1~8mol/L的硝酸，直至反应容器中的溶液pH为1.8~2.2，然后在搅拌条件下滴加浓度为20-40mmol/L的草酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌25~35min；②将反应容器中的产物转移到反应釜中，在150~170℃下水热反应12~48h，经抽滤、洗涤、干燥后得到八面体结构WO3光催化剂。
2.如权利要求2所述八面体结构WO3光催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤①中加入的钨酸钠溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芸玲，段凌瑶，娄慧慧，侯超逸，申冲，高慧玲，邓绍新，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：河南;41