一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂及其制备方法和应用，属于催化材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化材料
，具体涉及一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物
(VOCs)
是室内空气污染的主要组成部分，而且现代社会大多数人有
90
％以上的时间都待在室内，因此对人体的危害很大
。
此外，儿童和老年人患哮喘
、
感染和过敏等呼吸道疾病的发病率正在急剧上升，这些现象的发生均与室内环境空气质量的变化有关
。
原因在于室内空气中的污染物水平普遍高于室外空气
。
室内空气主要污染源包括挥发性有机化合物
(VOCs)、
颗粒物
、
氮氧化物和碳氧化物
。
其中，
VOCs
作为最受关注的污染物，主要来源于室内装修材料
、
个人产品和吸烟等活动
。VOCs
会诱发恶心
、
头痛等病症，甚至癌症
。
日常生活中常见的
VOCs
主要有甲苯
、
甲醛等
。
其中，因为甲苯等苯系物具有高毒性能，易与臭氧发生光化学反应，这使得甲苯
、
苯等芳香烃类化合物更受关注
。
[0003]光催化氧化技术是一种清洁绿色
、
无污染的空气净化技术
。
针对可挥发性污染物，光催化氧化技术不仅在低浓度污染物下有出色的催化去除效果，在高浓度的污染物下也具有较大的潜力
。
该技术最显著特点是不需要在大量能源供应的环境温度下工作，自然光的照射激发光催化剂产生活性自由基，就可以把可挥发性污染物转化为
CO2和
H2O
，符合构建资源节约型和环境友好型社会的需求
。
[0004]钨氧化物主要以
WO3和
WO2为主，其中，由于
WO3是宽带隙半导体，电子空穴复合率高，导致光催化效率低
。
因此，如何利用钨氧化物制备一种催化性能较好的光催化剂材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术制备的氧化钨杂化纳米棒光催化剂能够作为催化剂应用于去除甲苯的过程中，且能将甲苯完全转化为
CO2和
H2O。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术的技术方案之一：本专利技术提供了一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂，所述光催化剂包括钨网和负载在所述钨网表面的铵根离子改性二氧化钨
‑
三氧化钨杂化纳米棒
。
[0008]本专利技术的技术方案之二：本专利技术还提供了一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将钨网浸泡于浓硝酸
、
过氧化氢和水的混合溶液中进行氧化反应；
[0010]待氧化反应完成后取出钨网，将氯化铵加入至剩余的溶液中，搅拌溶解，然后再加入取出的钨网进行水热反应，将所得产物进行洗涤
、
干燥，即得到所述氧化钨杂化纳米棒光催化剂
。
[0011]有益效果：本专利技术在浸泡过程中，强氧化剂
(
浓硝酸和过氧化氢
)
会刻蚀钨网，然后
在水热反应过程中，催化剂倾向于生长在钨网上，且在浸泡过程中不会完全消耗氧化剂，水热反应时该氧化剂会进一步和钨网反应，进而控制纳米棒在钨网表面生长
。
[0012]进一步地，所述氧化反应过程中所述浓硝酸和过氧化氢的总体积与水的体积比为
(1
‑
2)∶(40
‑
60)
，其中，所述浓硝酸和过氧化氢的体积之比为
(1
‑
2)∶(1
‑
3)
；所述浓硝酸的质量浓度为
68
‑
70
％；所述过氧化氢的质量浓度为
30
‑
50
％
。
本专利技术通过控制氧化剂的用量，使溶液的
pH
值保持为1，进而使钨网上二氧化钨和三氧化钨并存，并且使其形貌保持为纳米棒状
。
[0013]所述浸泡时间为
0.5h。
[0014]所述钨网的孔径为
80
‑
100
目
。
[0015]有益效果：本专利技术选择孔径为
80
‑
100
目的钨网，既能够防止目数过低导致的比表面积较小，又能够防止目数过大时丝径较小，避免在反应过程中钨网容易被腐蚀破坏的问题，进而有利于制备光催化性能优异的铵根离子改性二氧化钨
‑
三氧化钨杂化纳米棒光催化剂
。
[0016]进一步地，在进行氧化反应之前，先对所述钨网进行剪裁
、
洗涤和干燥
。
[0017]更进一步地，所述剪裁为将钨网剪裁至合适大小，使其能够放置于水热反应的容器中为宜
。
本专利技术对所述钨网剪裁后的尺寸没有特殊限定，根据水热反应的容器的大小进行调整即可
。
[0018]所述洗涤为：先将经过剪裁后的钨网置于体积比为
1∶4
的丙酮和乙醇的混合溶液中，在功率为
75W
下进行超声清洗
30min
，然后用去离子水进行冲洗，以去除钨网表面含有的杂质和油脂
。
[0019]所述干燥的方式为吹风机或冷风吹干
。
[0020]进一步地，所述水热反应在内衬为聚四氟乙烯的反应釜内进行，所述水热反应过程中氯化铵的物质的量为
0.5
‑
2mmol。
[0021]所述水热反应的温度为
160
‑
180℃
，反应时间为
12
‑
24h
，本专利技术将水热反应的温度和时间控制在上述范围内，更有利于水热反应的进行
。
[0022]更进一步地，所述水热反应的温度优选为
160
‑
170℃
，反应时间为
20
‑
24h。
[0023]进一步地，所述水热反应完成后，在对产物进行洗涤时采用的试剂为水；所述干燥为自然晾干或烘干，优选为自然晾干
。
本专利技术采用自然晾干的干燥方式能够防止铵根离子改性二氧化物
‑
三氧化钨杂化纳米棒光催化剂变性
。
[0024]本专利技术的技术方案之三：本专利技术还提供了一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂在光催化降解甲苯中的应用
。
[0025]进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氧化钨杂化纳米棒光催化剂，其特征在于，所述光催化剂包括钨网和负载在所述钨网表面的铵根离子改性二氧化钨
‑
三氧化钨杂化纳米棒
。2.
一种如权利要求1所述的氧化钨杂化纳米棒光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钨网浸泡于浓硝酸
、
过氧化氢和水的混合溶液中进行氧化反应；待氧化反应完成后取出钨网，将氯化铵加入至剩余的溶液中，搅拌溶解，然后再加入取出的钨网进行水热反应，将所得产物进行洗涤
、
干燥，即得到所述氧化钨杂化纳米棒光催化剂
。3.
根据权利要求2所述的氧化钨杂化纳米棒光催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化反应过程中，所述浓硝酸和过氧化氢的总体积与水的体积比为
(1
‑
2)∶(40
‑
60)
，其中，所述浓硝酸和过氧化氢的体积之比为
(1
‑
2)∶(1
‑
3)

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽霞，卢明霞，吴紫怡，张书渠，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：