氢掺杂WO3和Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法及其在光催化领域的应用技术

本发明专利技术公开了氢掺杂WO3和Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法及其在光催化领域的应用，属于可见光光催化半导体材料技术领域，氢掺杂三氧化钨粉末的制备方法包括以下步骤：S1、将三氧化钨粉末溶解于醇类化合物，得到三氧化钨悬浮液；S2、在室温下，用紫外光照射所述三氧化钨悬浮液5～8h，使醇类化合物的氢氧键断裂，释放出氢原子；S3、释放出的氢原子掺杂三氧化钨中，经过离心、洗涤和干燥得到氢掺杂三氧化钨粉末。最终制备得到的氢掺杂WO3粉末不需要高温高压的条件，制备步骤简单，条件温和，适合工业化生产氢掺杂WO3粉末，并且能有效提高原始的WO3粉末的可见光光催化性能。粉末的可见光光催化性能。粉末的可见光光催化性能。

【技术实现步骤摘要】
氢掺杂WO3和Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法及其在光催化领域的应用


[0001]本专利技术涉及可见光光催化半导体材料
，具体涉及氢掺杂WO3和Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法及其在光催化领域的应用。

技术介绍

[0002]众所周知，太阳光由大约5％的紫外线、45％的可见光(Vis)和50％的近红外光(Nir)组成，波长范围为280
‑
2500纳米，其中近红外区划分为近红外短波(780～1100nm)和近红外长波(1100～2526nm)两个区域(Lu,Y.,Y.Wang,and J.Zhang,Semiconductor heterojunction photocatalysts with near
‑
infrared light antennas:a review[J].Journal of Physics D:Applied Physics,2021,54(31).)。然而，目前最先进的可见光光催化系统主要由紫外线和可见光激活，这只占太阳光谱的大约50％。因此，太阳光的全光谱利用对于提高可见光光催化性能至关重要，这对将吸收阈值扩展到Nir区域提出了挑战。
[0003]由于无害、低成本、可调节带隙以及在恶劣条件下的稳定性，氧化钨(WO3)半导体可见光光催化剂近几十年来已经引起了人们的关注(Li,D.and H.Haneda,Photocatalysis of sprayed nitrogen
‑
containing Fe2O3–
ZnO and WO3–
ZnO composite powders in gas
‑
phase acetaldehyde decomposition[J].Journal of Photochemistry and PhotobiologyA:Chemistry,2003,160(3):203
‑
212.)。WO3的带隙为2.7eV，太阳光谱中的Vis光区可以激活它。在被具有适当能级的光子激发后，WO3的电子离开传导带(CB)进入价带(VB)，从而产生光生电子(e
‑
)/空穴(h
+
)对，进行光还原和光氧化反应。然而，WO3可见光光催化剂较正的传导带(CB)边缘，在没有任何修饰的情况下，限制了对O2的还原电位的能力，导致可见光光催化应用中的还原过程效率的降低(Camposeco,R.,S.Castillo,V.Rodriguez
‑
Gonz
á
lez,et al.,Promotional effect of Rh nanoparticles on WO3/TiO2titanate nanotube photocatalysts for boosted hydrogen production[J].Journal of Photochemistry and PhotobiologyA:Chemistry,2018,353:114
‑
121.)。此外，光生电子与空穴的复合也阻碍了其可见光光催化性能(Aravindraj,K.and S.Mohana Roopan,WO3‑
based materials as heterogeneous catalysts for diverse organic transformations:a mini
‑
review[J].Synthetic Communications,2022,52(13
‑
14):1457
‑
1476.)，特别是裸露的WO3不能利用Nir太阳能，这大大限制了WO3的可见光光催化效率。为了解决以上的技术问题，现有技术采用掺杂和杂化的方法对WO3可见光光催化剂进行修饰，虽然掺杂元素的WO3可以有效地形成异质结，通过扩大太阳光的反应范围和抑制光生电子与空穴的复合来促进可见光光催化活性，然而，在WO3中掺入氢原子是很有挑战性的，因为它通常取决于苛刻的条件，如高温和高压(Xie,L.,Q.Zhu,G.Zhang,et al.,Tunable Hydrogen Doping of Metal Oxide Semiconductors with Acid
‑
Metal Treatment at Ambient Conditions[J].Journal oftheAmerican Chemical Society,2020,142(9):4136
‑
4140.)。此外，人们对关于Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的可见光光催化活性知之
甚少。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供氢掺杂WO3粉末的制备方法，使用该方法制备氢掺杂WO3粉末不需要高温高压的条件，制备步骤简单，条件温和，适合工业化生产氢掺杂WO3粉末。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供氢掺杂WO3粉末，该氢掺杂WO3粉末能有效提高原始的WO3粉末的可见光光催化性能。
[0006]本专利技术的目的之三在于提供贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法，使用该方法能够成功制备贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末。
[0007]本专利技术的目的之四在于提供贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末，能有效提高氢掺杂WO3粉末的可见光光催化性能。
[0008]本专利技术的目的之五在于提供氢掺杂WO3或贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末在可见可见光光催化领域的应用，使用氢掺杂WO3或贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末能有效提高原始的WO3粉末对太阳光的全光谱的利用，提高原始的WO3粉末的可见光光催化性能。
[0009]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0010]氢掺杂WO3粉末的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1、将三氧化钨粉末加入醇类化合物中，得到三氧化钨悬浮液；
[0012]S2、在室温下，用紫外光照射所述三氧化钨悬浮液5～8h，使所述醇类化合物的氢氧键断裂，释放出氢原子；
[0013]S3、所述释放出的氢原子掺杂三氧化钨中，经过离心、洗涤和干燥得到所述氢掺杂三氧化钨粉末。
[0014]进一步地，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种。
[0015]进一步地，所述三氧化钨粉末是纳米颗粒，所述纳米颗粒的粒径的范围为25～70nm。
[0016]进一步地，所述S2中，用所述紫外光照射所述三氧化钨悬浮液6h。
[0017]进一步地，将所述三氧化钨悬浮液装在石英管中用所述紫外光进行照射，所述石英管的开口用膜材料密封。
[0018]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0019]本专利技术提供氢掺杂WO3粉末，氢掺杂三氧化钨粉末是采用氢掺杂三氧化钨的制备方法制备得到的。
[0020]本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氢掺杂三氧化钨粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将三氧化钨粉末加入醇类化合物中，得到三氧化钨悬浮液；S2、在室温下，用紫外光照射所述三氧化钨悬浮液5～8h，使所述醇类化合物的氢氧键断裂，释放出氢原子；S3、所述释放出的氢原子掺杂三氧化钨中，经过离心、洗涤和干燥得到所述氢掺杂三氧化钨粉末。2.如权利要求1所述的氢掺杂三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇中的一种。3.如权利要求1所述的氢掺杂三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述三氧化钨粉末是纳米颗粒，所述纳米颗粒的粒径的范围为25～70nm。4.如权利要求1所述的氢掺杂三氧化钨的制备方法，其特征在于，所述S2中，用所述紫外光照射所述三氧化钨悬浮液6h。5.如权利要求1所述的氢掺杂三氧化钨的制备方法，其特征在于，将所述三氧化钨悬浮液装在石英管中用所述紫外光进行照射，所述石英管的开口用膜材料密封。6.氢掺杂三氧化钨粉末，其特征在于，所述氢掺杂三氧化钨粉末是采用权利要求1～5任一项所述的氢掺杂三氧化钨的制备方法制备得到的。7.贵金属Ag纳米颗粒负载氢掺杂WO3粉末的制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王银海，李俊，陈世豪，肖扬，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：