本发明专利技术公开了一种形貌和组成可控的WO3纳米片/g‑C3N4纳米复合材料的制备方法，属于光催化剂领域。该纳米复合材料结构是WO3纳米片均匀的分布在层状g‑C3N4纳米片上。该纳米复合材料制备过程简单，采用一步法完成，以油酸钠为表面活性剂，首先在一定温度下使其溶解在稀硝酸溶液中，加g‑C3N4并使其充分分散，然后缓慢加入钨酸钠溶液，60℃反应120min，便得到WO3纳米片/g‑C3N4纳米复合材料。该纳米复合材料可作为光催化剂用于降解MO，并表现出了良好的催化效果和稳定性。
A WO with a controllable morphology and composition
The invention discloses a WO with controllable appearance and composition
【技术实现步骤摘要】
一种形貌和组成可控的WO3纳米片/g-C3N4纳米复合材料的制备方法
本专利技术属于光催化剂领域，具体涉及一种含有WO3纳米片和类石墨相氮化碳(g-C3N4)的光催化剂WO3/g-C3N4纳米复合材料的制备技术，特别涉及一种形貌和组成可控的WO3/g-C3N4纳米复合材料的制备技术。本专利技术合所制备的WO3/g-C3N4纳米复合材料为光催化剂，用于光降解甲基橙(MO)取得了很好的催化效果。
技术介绍
半导体光催化通过直接利用太阳光来驱动一系列重要的化学反应，将低密度的太阳能转化为高密度的化学能或直接降解和矿化有机污染物，在解决能源短缺和环境污染等方面表现出巨大的潜力(G.Zhou,etal.Well-SteeredCharge-CarrierTransferin3DBranchedCuxO/ZnO@AuHeterostructuresforEfficientPhotocatalyticHydrogenEvolution,ACSAppl.Mater.Interfaces,2015,7,26819-26827；N.Zhang,etal.WaltzingwiththeVersatilePlatformofGraphenetoSynthesizeCompositePhotocatalysts,Chem.Rev.2015,115,10307-10377.)。与TiO2相比，半导体金属氧化物WO3具有较小的禁带宽度和较大的光吸收范围，可以更有效地利用占太阳光，并且在恶劣条件下有着良好的稳定性，所以在光催化、气敏性、电致变色和光致变色等方面均有广泛的应用(J.Zhao,Z.Ji,X.Shen,H.Zhou,L.Ma,FacilesynthesisofWO3nanorods/g-C3N4compositeswithenhancedphotocatalyticactivity,Ceram.Int.,41(2015)5600-5606.)。另外，本专利申请者注意到超薄二维结构材料由于其结构高度各向异性所表现出的量子限域效应和表面效应，不但较体相材料物质本征性质增强，也可能产生相应体相材料所不具有的新性质(Y.F.Sun,etal.Atomically-thicktwo-dimensionalcrystals:electronicstructureregulationandenergydeviceconstruction.ChemSocRev,43(2014)530-546；Y.Sun,etal.Atomically-thintwo-dimensionalsheetsforunderstandingactivesitesincatalysis,Chem.Soc.Rev.,44(2015)623-636；Y.Sun,etal.UltrathinTwo-DimensionalInorganicMaterials:NewOpportunitiesforSolidStateNanochemistry,AccountsChemRes.48(2015)3-12.)。制备片状WO3的方法很多，例如高温阳极法，机械剥离法，溶剂热法，以及酸刻蚀等，但是这些方法要么繁琐复杂，要么制备的纳米片太厚(>20nm)而导致光生电子难以到达WO3的表面，从而降低了催化活性(X.Chen,etal.Ultrathin,Single-CrystalWO3NanosheetsbyTwo-DimensionalOrientedAttachmenttowardEnhancedPhotocatalysticReductionofCO2intoHydrocarbonFuelsunderVisibleLight,ACSAppl.Mater.Interfaces,4(2012)3372-3377.)。另外，纯的WO3本身光催化活性比较低，主要是因为WO3的导带位置比较低，不能够把O2还原成O2·-(L.Cui,etal.FacilepreparationofZ-schemeWO3/g-C3N4compositephotocatalystwithenhancedphotocatalyticperformanceundervisiblelight,Appl.Surf.Sci.391(2017)202–210)，与其他材料复合是提高WO3光催化活性的主要办法之一。此外，WO3原料价格比较贵，这些因素都限制了WO3在工业中的应用。因此，用简易的方法采用比较便宜的原料来制备高效的WO3纳米复合光催化剂，就显得很迫切了。制备光催化剂的同常与WO3复合的材料主要有两类：一类是贵金属Au、Ag、Pd等，另一类是与其他半导体材料，例如TiO2、BiOBr、ZnO、和CuO等(S.A.K.Leghari,etal.WO3/TiO2compositewithmorphologychangeviahydrothermaltemplate-freerouteasanefficientvisiblelightphotocatalyst,Chem.Eng.J.166(2011)906-915；J.Zhang,etal.SynthesisofBiOBr/WO3p-nheterojunctionswithenhancedvisiblelightphotocatalyticactivity,CrystEngComm,18(2016)3856-3865.J.Xie,etal.SimplepreparationofWO3-ZnOcompositeswithUV-Visphotocatalyticactivityandenergystorageability,Ceram.Int.8(2014)12519-12524.H.Widiyandari,etal.CuO/WO3andPt/WO3nanocatalystsforefficientpollutantdegradationusingvisiblelightirradiation,Chem.Eng.J.180(2012)323-329.)。g-C3N4由于特殊的光学特性常被用作光催化剂，在环境污染治理、清洁能源再生等方面有广阔的应用前景(Z.Zhao,etal.Graphiticcarbonnitridebasednanocomposites:areview,Nanoscale,2015,7,15-37；Y.He,etal.NewApplicationofZ-SchemeAg3PO4/g-C3N4CompositeinConvertingCO2toFuel,Environ.Sci.Technol.,2015,49,649-656)。但是g-C3N4的结构为层状二维结构，层与层之间的原子杂化程度低，带隙较宽，导致它只在紫外光区响应。研究表明在g-C3N4中掺杂其它元素或化合物能够改变g-C3N4的带隙，增强层间原子的相互作用，拓宽g-C3N4的响应区间，提高g-C3N4的光催化效率。同时，通过其他结构的材料如BiOBr等与g-C3N4的复合(L.Ye,etal.FacetscouplingofBiOBr-g-C3N4compositephotoc本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形貌和组成可控的WO
【技术特征摘要】
1.一种形貌和组成可控的WO3纳米片/g-C3N4纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该复合材料结构是WO3纳米片均匀的分布在层状g-C3N4纳米片上，其具体制备过程如下：(1)g-C3N4纳米片的制备称取质量比是1：1的盐酸胍和NH4Cl在研钵中研磨混合均匀，再放入马弗炉中600℃煅烧，得到的产物就是g-C3N4纳米片；(2)WO3纳米片/g-C3N4纳米复合材料的制备在初始反应温度10～45℃下，将50～350mg油酸钠溶解到50～150mL浓度是3～7mol/L的硝酸中，在搅拌的条件下，加入5～80mg步骤(1)制备的g-C3N4，搅拌3小时，逐滴加入0.5～5mL浓度是0.1～2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈国昌，乔红斌，叶明富，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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