氧化钨掺杂二氧化钛光催化剂的配方及制备方法，其特征在于：在二氧化钛ＴｉＯ２颗粒表面包裹不同形态的氧化钨ＷＯｘ薄层并经过硫酸根酸化而成的新型无毒高效光催化剂，ＳＯ４２－∶ＷＯｘ∶ＴｉＯ２的摩尔比为（０～１０）∶（１～６）∶１００，最佳摩尔比为０．５∶２∶９８，并且当ｘ＝２．７２也即ＳＯ４２－－ＷＯ２．７２－ＴｉＯ２光催化剂性能最佳，ＳＯ４２－－ＷＯｘ－ＴｉＯ２光催化剂无毒不会形成二次污染、原料便宜来源稳定、合成工艺简单无污染、性能优异用途广泛、并可循环重复使用，可以被随意制备成粉末涂层或者其它样式的绿色环保材料，应用于各类环境的去污净化中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
随着现代化工业的发展，大气污染(汽车尾气和工厂里排放出的废气如一氧化 碳、一氧化氮、醛、苯、氨、总挥发有机物等)；水污染(人畜饮用水里的细菌，脏臭的江河湖 泊以及化工厂排放出的大量废水毒液等)；土壤污染(不断向土壤中倾倒和渗透的有机农 药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂以及由城市污水、污泥及生活垃圾和厩肥带来的微生物 等有害物质，直接被粮食和蔬菜吸收后最终又进入了我们身体中)急剧恶化，人类每天都 忧虑自己呼吸的空气、喝的水和吃的饭菜水果是否被污染过是否有毒，这些必需的生存环 境和生命物质真真实实地被日益污染恶化，人们都切身感受到环境污染给自己带来的危 害，急需一种成本低、效率高能进行无毒降解净化，而本身的质量和化学性质都不会发生改 变特质的物质来满足人们治理环境污染的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是研制一种解决上述问题，成本低而效率高，实施便捷，利用太阳光 或其它光源的光能将空气、水域和土壤等环境中的污染物进行无毒降解净化，而本身的质 量和化学性质都不会发生改变的。本专利技术通过以下技术方案实现包括包裹氧化钨WOx和硫酸根酸 化二个步骤。第一步，包裹氧化钨。氧化钨WOx (2彡χ彡3)，包括并不限定于黄色氧化钨(又称三氧化钨或黄钨WO3)、 蓝色氧化钨(又称蓝钨W2tlO58或WO2,)、紫色氧化钨(又称紫钨W18O49或WO2.72)、褐色氧化 钨(又称褐钨WO2)和其它形态的氧化钨。这些氧化钨很容易被工业合成，现在已经成为商 品出售，这些氧化钨的生产技术不在本专利技术专利的权利要求之中。将TiO2粉末(包括并不限定于已经商业化的P25颗粒，德国Degussa公司生产的 直径约25纳米的二氧化钛)分散到一定浓度的仲钨酸铵或偏钨酸铵溶液中，或分散到钨酸 的氨水溶液中，或分散到已经商业化的各种氧化钨(如紫色氧化钨W18O49)的乙醇等液体介 质中，再利用超声波、电磁搅拌子或机械搅拌器等进行充分搅拌，并同时加热反应容器或利 用真空泵等设备移除溶剂，直至成为固体块状物，然后将固体块状物磨碎，在空气或氧气气 氛中煅烧(300 700°C )变成WOx-TiO2粉末。WOx在WOx-TiO2中的物质的量比例也即摩尔 比例为(1 6) 100，增减氧化钨原料的加入量就可随意改变该比例。第二步，硫酸根酸化。将WOx-TiO2粉末在0. 5 3M 的氯磺酸(ClSO3H, chlorosulfonic acid，遇醇和酸会 分解，遇水能爆炸，在空气中发烟，潮湿空气中分解生成硫酸和氯化氢，具有强烈吸湿性和3腐蚀性)溶液中浸泡并搅拌，最佳溶剂是二氯乙烷(ethylene dichloride，四氯乙烷或氯 仿也可以作为溶剂)，完全浸泡后，将WOx-TiO2粉末快速取出，该过程要尽量隔绝空气中的 水汽，并转移到120°C的马福炉中挥发溶剂并恒温煅烧24小时，在300 600°C之间的空气 或氧气气氛中恒温煅烧若干小时后冷却变成SO42IOx-TiO2光催化剂。更安全的硫酸根酸化 过程是在包括并不限定的0. 05 3M的硫酸H2SO4,硫酸铵(NH4) 2S04，硫代硫酸铵(NH4) 2S203, 硫化铵(NH4)2S等水溶液中进行，这些溶液无明显吸湿性和腐蚀性，操作过程与在ClSO3H 溶液中相似，完全浸泡后取出干燥或继续加热容器直至溶剂全部被移除或蒸干，然后在 300 600°C之间的空气或氧气气氛中恒温煅烧若干小时后冷却变成SOf-WOx-TiO2光催化 剂，SO42-在SOf-WOx-TiO2中的物质的量比例也即摩尔比例为(0 10) 100，SO42-的掺杂 比例可随硫酸根原料的投入量而随意改变。TiO2粉末经过包裹氧化钨和硫酸根酸化两步后，变成了硫酸根酸化后的氧化钨掺 杂二氧化钛光催化剂S042_-W0x-Ti02，可以直接或间接利用在杀菌消毒，空气污染、材料表面 去污自净、水域污染或土壤污染的治疗上，也可以按照具体应用要求简单改成涂层或其它 形式的光催化剂材料。本专利技术的光催化工作原理是二氧化钛1102是世界公认的无毒且性能优良的半导 体材料，但作为光催化剂时有两个主要缺点。其一是，TiO2的能带Eg为3. 2eV(电子从价带 Valence band激发到导带Conduction band需要的光能)，也就是开启TiO2光催化反应的 前提是必须先要吸收超过3. 2eV的光能让电子激发出去，这使占太阳光能谱43%的可见 光(380nm< λ < 760nm)望而却步，而只有占太阳光能谱8. 7%的紫外光(λ < 380nm)才 有能力将TiO2的电子从价带激发到导带上，而本专利技术S042_-W0x-Ti02(2 ^ x^ 3)光催化剂 因为短能带氧化钨WOx (Eg为2. 4 2. 8eV)对TiO2的协同效应(图4和图5)，使得可见光 和紫外光都能激发电子，开启光催化反应，其二是，TiO2的表面酸性太弱，而本专利技术在TiO2 表面包裹WOx薄层后进一步用硫酸根酸化提高其酸性，使SOf-WOx-TiO2吸附并降解污染物 分子的能力迅速提高。本专利技术具有以下优点经由本专利技术的实施，成本低而效率高，方便易用，充分利用太阳光或其它光源的光 能将空气、水域和土壤等环境中的污染物进行无毒降解净化，而本身的质量和化学性质都 不会发生改变，本身无毒且容易携带操作，不会形成二次污染。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步的介绍，但不作的为本专利技术的限定。图1是SOf-WOx-TiO2光催化剂粉末状样品实物图。图2是SOf-WOx-TiO2光催化剂粉末状样品的扫描电子显微镜图像。图3是SOf-WOx-TiO2光催化剂粉末状样品透射电子显微镜图像。图4是SOf-WOx-TiO2光催化剂在可见光照射下开启光催化反应的机理图。图5是S042_-W0x-Ti02光催化剂在紫外光照射下开启光催化反应的机理图。图6是SOf-WOx-TiO2光催化剂在可见光照射下气相催化降解异丙醇的效率。图7是S042_-W0x-Ti02光催化剂在可见光照射下降解异丙醇时生成的产物CO2,图8是SOf-WOx-TiO2催化剂在紫外光照射下气相催化降解异丙醇的效率。4图9是S042_-W0x-Ti02光催化剂在紫外光照射下降解异丙醇时生成的产物C02。图10是S042_-W0x-Ti02光催化剂相对于WOx-TiO2和P25在可见光和紫外光照射下 降解异丙醇时生成产物CO2量的比较。图11是SOf-WOx-TiO2光催化剂效率的气相测试系统示意图。图12是S042_-W0x-Ti02光催化剂效率的液相测试系统示意图。具体实施例方式SO42^-WOx-TiO2光催化剂的表征和性能测试。在图1中，SO42^-WOx-TiO2为粉末状固体，增减SO/—含量对样品的颜色和其它形貌 无明显影响。但X改变时，SOf-WOx-TiO2的颜色也会随之改变。so42_-wo3-Tio2是浅白色粉 末；S042--W02.72-Ti02是蓝绿色粉末；S042--W02.9-Ti02是浅蓝色粉末；3042--102-1102是浅褐色 粉末。在图2和图3中，S042--W0x-Ti02为纳米级颗粒。以S042--W02.72_TiO2在扫本文档来自技高网...
【技术保护点】
氧化钨掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，二氧化钛ＴｉＯ↓［２］表面首先包裹ＷＯ↓［ｘ］纳米薄膜或颗粒，其特征是所述氧化钨ＷＯ↓［ｘ］（２≤ｘ≤３），包括并不限定于黄色氧化钨（又称三氧化钨或黄钨ＷＯ↓［３］）、蓝色氧化钨（又称蓝钨Ｗ↓［２０］Ｏ↓［５８］或ＷＯ↓［２·９０］）、紫色氧化钨（又称紫钨Ｗ↓［１８］Ｏ↓［４９］或ＷＯ↓［２·７２］）、褐色氧化钨（又称褐钨ＷＯ↓［２］）和其它形态的氧化钨，氧化钨掺杂二氧化钛光催化剂（ＷＯ↓［ｘ］－ＴｉＯ↓［２］）后表面修饰了硫酸根ＳＯ↓［４］↑［２－］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张麒，
申请(专利权)人：张麒，
类型：发明
国别省市：45
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