一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的光催化剂，包括WO3·

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，尤其涉及一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在众多分解水制备氢能的方法中，光催化分解水被广泛认为是简单、易操作的制氢方法。近些年来，虽然已经公开了一些光催化剂，如中国专利CN109261215A公开了一种光催化分解水制备氢气的催化剂，其公开的石墨烯负载的金属铂催化剂的制氢能力最高为0.8μmol/h，中国专利CN111229260A公开了一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒和二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法，其公开的异质结催化剂IDE的制氢能力最高为203.7μmol/(h
·
g)，但是可以高效地进行光催化分解水的光催化剂并不多见，主要原因为：催化剂的电子和空穴对分离困难。现有技术一般通过提高催化剂的晶化度、担载助催化剂、进行掺杂改性等方法，使催化剂的电子和空穴对有较好的分离效果，但是这些因素的改善，对光催化活性的提高有限。
[0003]氧化钨基半导体光催化剂作为光催化剂具有可见光吸收、易制备等优点，但是，氧化钨基半导体光催化剂也由于较高的光生载流子复合几率的问题限制了其在光催化领域的发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的光催化剂具有较高的光催化分解水的活性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：<br/>[0006]本专利技术提供了一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂，包括WO3·
0.33H2O和在所述WO3·
0.33H2O原位相变的m
‑
WO3，
[0007]所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的界面形成异相结。
[0008]优选的，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的质量比为(4～9)：(1～6)。
[0009]本专利技术提供了上述技术方案所述的具有高效异相结的氧化钨光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将碱金属钨酸盐与水混合，得到的碱金属钨酸盐水溶液进行第一次水热反应，得到WO3·
0.33H2O；
[0011]将所述WO3·
0.33H2O与水混合，得到的WO3·
0.33H2O水溶液进行第二次水热反应，得到所述光催化剂。
[0012]优选的，所述碱金属钨酸盐为钨酸钠或钨酸钾。
[0013]优选的，所述碱金属钨酸盐水溶液的质量浓度为0.01～0.03g/mL。
[0014]优选的，所述第一次水热反应和第二次水热反应的pH值独立的为0.5～1.5。
[0015]优选的，所述第一次水热反应和第二次水热反应的温度独立的为180～200℃。
[0016]优选的，所述第一次水热反应的时间为3～6h，所述第二次水热反应的时间为1～48h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述的具有高效异相结的氧化钨光催化剂或上述技术方案所述制备方法得到的具有高效异相结的氧化钨光催化剂在光催化分解水中的应用。
[0018]优选的，所述光催化剂在光催化分解水体系中的质量浓度为0.001～0.005g/mL。
[0019]本专利技术提供了一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂，包括WO3·
0.33H2O和在所述WO3·
0.33H2O原位相变的m
‑
WO3，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的界面形成异相结。在本专利技术中，所述WO3·
0.33H2O为正交相，导带位置为
‑
0.53eV，价带位置为2.67eV，所述m
‑
WO3为单斜相，导带位置为
‑
0.03eV，价带位置为2.77eV，WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的导带和价带的位置适宜，能够形成高效异相结，WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3形成的异相结中“结”的构建极大地促进了光生电子和空穴的分离，从而提高了本专利技术所述光催化剂的光催化活性；同时，由于WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3同为WO3体系，使WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3更容易满足能级匹配的条件，且两组分近似的电子结构能使光生电子在异相结中更容易实现迁移，显著的提高了WO3·
0.33H2O中光生电子和m
‑
WO3中光生空穴的分离效率，从而提高光催化分解水的活性。根据实施例的结果表明，本专利技术提供的光催化剂在光催化分解水时，产氢速率为0.3～0.7μmol/h，产氧速率为6.8～7.7μmol/h。
[0020]本专利技术还提供了所述光催化剂的制备方法，通过水热反应在WO3·
0.33H2O原位相变生成m
‑
WO3，制备方法简单，易实施。
附图说明
[0021]图1为实施例3所述光催化剂的XRD图；
[0022]图2为实施例1～3和对比例1～2所述光催化剂的组分占比图；
[0023]图3为实施例1～3和对比例1～2所述光催化剂的产氢活性测试图；
[0024]图4为实施例1～3和对比例1～2所述光催化剂的产氧活性测试图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂，包括WO3·
0.33H2O和在所述WO3·
0.33H2O原位相变的m
‑
WO3，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的界面形成异相结。
[0026]本专利技术提供的光催化剂包括WO3·
0.33H2O，所述WO3·
0.33H2O导带位置为
‑
0.53eV，价带位置为2.67eV；本专利技术提供的光催化剂包括m
‑
WO3，所述m
‑
WO3的导带位置为
‑
0.03eV，价带位置为2.77eV；在本专利技术中，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的界面形成异相结，所述光催化剂的异相结的构建极大地促进了光催化剂的光生电子和空穴的分离，从而提高了光催化剂的光催化活性。
[0027]本专利技术对所述光催化剂中WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的质量比没有特殊要求，在本专利技术中，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的质量比优选为(4～9)：(1～6)，更优选为(4.5～7)：(2～5)，最优选为(5～6)：(3～4)。
[0028]本专利技术提供了上述技术方案所述的具有高效异相结的氧化钨光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将碱金属钨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高效异相结的氧化钨光催化剂，其特征在于，包括WO3·
0.33H2O和在所述WO3·
0.33H2O原位相变的m
‑
WO3，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的界面形成异相结。2.根据权利要求1所述的具有高效异相结的氧化钨光催化剂，其特征在于，所述WO3·
0.33H2O和m
‑
WO3的质量比为(4～9)：(1～6)。3.权利要求1或2所述的具有高效异相结的氧化钨光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱金属钨酸盐与水混合，得到的碱金属钨酸盐水溶液进行第一次水热反应，得到WO3·
0.33H2O；将所述WO3·
0.33H2O与水混合，得到的WO3·
0.33H2O水溶液进行第二次水热反应，得到所述光催化剂。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，岳国豪，宁高敏，赵金，梁均梅，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：