一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用，将海胆状W

【技术实现步骤摘要】
一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光催化材料制备及
，具体涉及一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为一种重要的化工产品和能源载体，为满足日益增长的需求，合成氨得到了广泛的研究。工业上使用的Haber
‑
Bosch法通常需要在高温高压的条件下才能实现将氮气转化为氨气，这个过程会消耗大量的能量(全世界总能源的1％
‑
2％)，还会排放大量的温室气体。因此，开发绿色清洁的合成氨方法一直是学术界研究的热点。在1977年，Guth等研究者，首次提出利用TiO2为基体材料实现了在温和条件下光催化固氮。此后研究者在该领域进行了多项研究，以提高光催化固氮的效率。在光催化固氮反应中，一个非常重要的挑战是氮气的吸附和活化问题。氮气在水中的溶解性非常低，这阻碍了氮气在催化剂表面发生反应。普通认为N≡N的解离过程(≈945kJ/mol)，是光催化固氮的决速步骤。针对这两个问题，研究者主要集中研究在两个方面：一个是模拟自然环境氮的人工系统，另个一个是缺陷工程。因此，开发一种简单有效的方法是非常重要的。
[0003]
技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用，通过不同气氛对氧化钨进行处理，增加了氧化钨结构中的氧空位浓度，增加的氧空位作为一个电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活化，明显的提升了光催化固氮的活性。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种富氧空位的海胆状氧化钨的制备方法，将海胆状W
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O
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置于H2/Ar气氛或NH3/Ar气氛中进行灼烧得到O
V
‑
W
18
O
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。
[0007]本专利技术中的海胆状W
18
O
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可采用现有常规方法制得，例如以WCl6为反应物，以无水乙醇为溶剂，通过溶剂热法合成海胆状W
18
O
49
。
[0008]作为优选，所述H2/Ar气氛中，H2体积占比为5％。
[0009]作为优选，所述NH3/Ar气氛中NH3体积占比为5％。
[0010]作为优选，将海胆状W
18
O
49
置于H2/Ar气氛中进行灼烧时，灼烧的温度为300℃，时间为60min。
[0011]作为优选，将海胆状W
18
O
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置于NH3/Ar气氛中进行灼烧时，灼烧的温度为300℃，时间为10min。
[0012]本专利技术还提供了上述制备方法制得的富氧空位的海胆状氧化钨。
[0013]本专利技术还提供了上述富氧空位的海胆状氧化钨的应用，将其用于光催化固氮。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点：
[0015]本专利技术通过不同气氛(H2/Ar气氛或NH3/Ar气氛)对海胆状W
18
O
49
进行处理，增加了W
18
O
49
结构中的氧空位浓度，增加的氧空位作为一个电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活
化，明显的提升了光催化固氮的活性。例如，在可见光照射下，Ov
‑
W
18
O
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(NH3/Ar气氛，300℃处理10min)产氨的速率可达到43.2μmol/g/h；Ov
‑
W
18
O
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(H2/Ar气氛，300℃处理60min)产氨的速率也可达到42.3μmol/g/h(不加任何牺牲剂)，比原始的W
18
O
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(0.5μmol/g/h)性能提升了将近两个数量级。
附图说明
[0016]图1为实施例1制得的样品W
18
O
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(a)和N
‑
W
18
O
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‑
300
‑
10(b)的SEM图；
[0017]图2为实施例1制得的样品W
18
O
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和N
‑
W
18
O
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‑
300
‑
10的XRD图；
[0018]图3为实施例1制得的样品W
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O
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和N
‑
W
18
O
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‑
300
‑
10的XPS谱图；
[0019]图4为实施例1制得的样品W
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O
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和N
‑
W
18
O
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‑
300
‑
10的ESR谱图；
[0020]图5为实施例1制得的样品W
18
O
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和N
‑
W
18
O
49
‑
300
‑
10的光催化固氮性能图。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不局限于这些实施例。
[0022]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明。均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0023]光催化固氮：
[0024]称量5mg催化剂粉末加入到反应管中，加入10ml超纯水，然后在搅拌条件下通氮气30min，流速为50ml/min，然后打开氙灯光源，在可见光照射下持续通氮气4h。反应结束后，离心出催化剂，并用0.22μm的滤头过滤催化剂，上清液用离子选择性电极和显色法检测生成的铵根离子。
[0025]实施例1
[0026](1)将200g氯化钨和60ml无水乙醇混合，搅拌20分钟后，放入晶化釜中，180℃处理12h。待冷却至室温，用无水乙醇洗涤多次后60℃真空干燥，得到海胆状W
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O
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催化剂。
[0027](2)然后将纯的W
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O
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放入管式炉中用(5％)NH3/Ar气氛于300℃灼烧10min，待冷却后，用去离子水洗涤多次，60℃真空干燥，得到Ov
‑
W
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O
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材料，记为N
‑
W
18
O
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‑
300
‑
10。
[0028]如图1所示，W
18
O
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经NH3/Ar气氛灼烧处理后，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氧空位的海胆状氧化钨的制备方法，其特征在于：将海胆状W
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O
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置于H2/Ar气氛或NH3/Ar气氛中进行灼烧得到O
V
‑
W
18
O
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。2.根据权利要求1所述的富氧空位的海胆状氧化钨的制备方法，其特征在于：所述H2/Ar气氛中，H2体积占比为5％。3.根据权利要求1所述的富氧空位的海胆状氧化钨的制备方法，其特征在于：所述NH3/Ar气氛中NH3体积占比为5％。4.根据权利要求2所述的富氧空位的海胆状氧化钨的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹双凤，胡彪，陈浪，申升，郭君康，谢庭亮，蒋诗扬，王丙昊，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：