贵金属负载改性的二维WO制造技术

本发明专利技术公开了贵金属负载改性的二维WO

【技术实现步骤摘要】
贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法
本专利技术涉及二维纳米材料领域，具体是贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法。
技术介绍
随着纺织、印染行业的快速发展，工业生产废水已成为全球水污染的主要来源之一，这类废水中含有的偶氮染料成分复杂，化学性质稳定，是公认的难处理有机废水。半导体光催化技术利用太阳能和半导体光催化剂，在处理偶氮染料等难降解污染物分子具有高效、降解彻底、无污染等优势，被认为处理环境污染物的有效手段。相关研究显示，相较于传统的宽禁带半导体光催化剂，WO3半导体光催化剂的带隙小，可以吸收和利用太阳能谱中占比高的可见光部分，从而具有良好的可见光下降解罗丹明B等染料分子的催化活性。然而，由于WO3导带位置较低(0.5eVvs.NHE)导致电子还原能力差，且高载流子复合率使其光电流密度低，其光催化活性仍然有待进一步提高。因此，关于WO3半导体光催化剂的改性是近年来处理有机染料污染的热门研究方向。在半导体中引入杂质，利用杂质能级，可以有效地提高光催化剂的可见光吸收能力。例如，有报道采用N掺杂改性WO3，提高了可见光利用率，但容易引入WN2第二相化合物(J.Phys.Chem.C,2008,112,5213-20)；利用S掺杂可以提高WO3晶格中氧缺陷的形成，有利于改善其光催化活性，但是S掺杂的处理条件极为严格，只有在特定温度下处理才能获得较好的催化活性，不利于降低催化剂成本(Chem.Mater.,2014,26,1670-7)。此外，低维纳米材料具有较短的载流子迁移路径，有助于促进光激发的电子-空穴对快速迁移至表面，避免电子-空穴对的再次复合，可以提高光催化剂的量子效率和活性。例如，有报道利用液相超声剥离块状WO3的方法合成具有较多氧缺陷的WO3超薄纳米片，呈现了较高的活性和稳定性，然而该方法需要特别的超声设备，催化剂产率较低，成本较高(NanoLett.，2017，17，7968-7973)；其中，现有专利CN202010338189.0提供了一种具有可见光区LSPR吸收的WO3-x纳米片光催化剂降解甲基橙的方法，实现了WO3-x在可见光区的吸收峰波长小于520nm。但由于该制备方法的步骤较多，且要用到介孔二氧化硅分子筛和危害性较大的氢氟酸等作为原料，无法达到制备简单、低成本、绿色安全等要求。现有专利CN107088407A利用表面活性剂制备了WO3纳米片，使载流子更容易迁移至表面活性位点，但是其纳米片厚度约150nm，还有有待于进一步减薄。近年来，利用金属/半导体、半导体/半导体复合材料所构建的异质结界面，通过界面的内电场促使载流子分离的功能，可以提高光催化剂的量子效率和活性。现有专利CN202010142859.1提供了一种WO3/Ag/g-C3N4三相光催化材料合成策略，借助贵金属的表面等离子体效应增强了复合物的可见光吸收能力，当光照100min时，对50mg/L的罗丹明B降解率接近100％。然而，该三相催化剂对于半导体光催化剂的比例要求严格，制备过程复杂，周期较长。综上所述，高效的WO3半导体光催化剂制备和改性仍然是当前半导体光催化技术的研究热点，对促进半导体光催化技术降解有机污染物方面的应用有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，在利用WO3半导体二维层状形貌较高活性位点的同时在此结构的基础上，引入贵金属(Au、Pt)作为助催化剂，构筑异质结结构Au-WO3、Pt-WO3，利用贵金属促进光生载流子分离，改善WO3半导体对罗丹明B的降解活性。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1、以PluronicP123和WCl6为主要反应物，以无水乙醇为溶剂进行溶剂热反应，并通过退火处理得到二维WO3纳米片；S2、向所得二维WO3纳米片中加入贵金属前驱体溶液，通过浸渍煅烧法获得WO3/贵金属复合材料。优选的，所述步骤S1中，PluronicP123、WCl6和无水乙醇之间的质量比为3:4:280。优选的，所述步骤S1中，溶剂热反应的温度为120℃～180℃，反应时间为2～4h。优选的，所述步骤S1中，在溶剂热反应后，采用去离子水和无水乙醇洗涤3次所得产物，并在60℃下烘干。优选的，所述步骤S1中，退火处理的条件为：空气气氛下，450℃保温1～2h。优选的，所述步骤S2中，加入贵金属盐溶液的浓度为2mM，与二维WO3纳米片混合后搅拌30min，再用NaOH溶液调节pH至4～5。优选的，所述二维WO3纳米片与贵金属盐溶液的质量比为20:(1～5)。优选的，所述NaOH溶液浓度为5mM。优选的，所述步骤S2中，浸渍煅烧的处理条件为：马弗炉中空气气氛下升温至450℃，保温1～4h。优选的，所述步骤S1、S2中使用的试剂均为分析纯。对比现有技术，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供了一种二维WO3纳米片的制备和改性方法，以二维片层状结构的WO3光催化剂为基体，通过简单的浸渍煅烧法获得了Au-WO3、Pt-WO3两种改性的光催化剂；2、通过150min内对50mL浓度为25mg/L罗丹明B溶液的降解测试，本专利技术实施例与对比例测试结果显示出本专利技术所制得贵金属负载改性WO3纳米片光催化能力优于为改性前；3、根据本专利技术条件，贵金属负载改性后的WO3光催化剂降解罗丹明B可在室温下完成，处理后可通过离心方式将催化剂重新回收，以便重复使用。附图说明附图1是本专利技术实施例1～3的XRD测试图；附图2是本专利技术实施例1～3的SEM图；附图3是本专利技术实施例2、3的X射线能谱mapping图；附图4是本专利技术实施例1～3和对比例2、3的降解罗丹明B图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。本专利技术公开了一种贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备二维WO3纳米片：以PluronicP123和WCl6为主要反应物，无水乙醇为溶剂进行溶剂热反应，并通过退火处理得到二维WO3纳米片；(2)制备贵金属(Au、Pt)负载改性的WO3光催化剂：向所得WO3纳米片中加入贵金属前驱体溶液，通过浸渍煅烧法获得贵金属(Au、Pt)负载改性的WO3光催化剂。主要利用PluronicP123和WCl6为主要反应物,无水乙醇为溶剂进行溶剂热反应，生长出二维形态的WO3纳米片光催化剂，并通过浸渍煅烧的方法实现Au、Pt助催化剂的负载和WO3的改性，最后进行光催化降解罗丹明B的测试。结果表明，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.贵金属负载改性的二维WO

【技术特征摘要】
1.贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
S1、以PluronicP123和WCl6为主要反应物，以无水乙醇为溶剂进行溶剂热反应，并通过退火处理得到二维WO3纳米片；
S2、向所得二维WO3纳米片中加入贵金属前驱体溶液，通过浸渍煅烧法获得WO3/贵金属复合材料。


2.根据权利要求1所述的贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，PluronicP123、WCl6和无水乙醇之间的质量比为3:4:280。


3.根据权利要求1所述的贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，溶剂热反应的温度为120℃～180℃，反应时间为2～4h。


4.根据权利要求1所述的贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化剂的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，在溶剂热反应后，采用去离子水和无水乙醇洗涤3次所得产物，并在60℃下烘干。


5.根据权利要求1所述的贵金属负载改性的二维WO3纳米片光催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焕晴，戴锐，孙宏刚，郑纪存，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37