一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料及制备方法， 该方法包括：首先取质量比为20∶3∶50的二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙 二醇甲醚混合均匀得到复合溶胶；然后将上述复合溶胶保持在300℃温度加 热30分钟，得到干凝胶；最后将上述干凝胶通过机械球磨两个小时得到磷 钨酸-二氧化钛光复合光触媒材料。与现有技术相比，本发明专利技术中磷钨酸以 W-O-P分子键形式结合成稳定网状结构，降低了钛的氧化还原电位，使二 氧化钛复合膜光吸收波长产生红移，提高钛的可见光利用率，而且在后续 光催化材料加热处理后，磷钨酸的keggin结构不受影响，仍然维持高的催 化活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光触媒材料，特别是一种可用于室内空气污染治理的复合 纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料，同时本专利技术还涉及一种制备该材料的方 法。
技术介绍
近年来，随着人们生活水平的提高，大量新型装饰材料和豪华时尚的 现代家具等生活用品不断进入室内，由此所造成的室内环境污染也日趋严 重。目前室内主要污染物甲醛、苯、甲苯等可挥发性有机物(voc)严重超标，给人们身体健康带来极大伤害。关于室内污染物的治理，国内外有多种方法，如物理法、化学法、生 物法、光触媒技术等。其中光触媒技术采用的是纳米级二氧化钛(Ti02) 通过紫外线催化，产生游离电子及空穴，进而产生具有极强氧化作用的活 性氧和羟基自由基，进而将空气中的有机污染物氧化成二氧化碳和水。其 优点是消除速度快，效果好，持续时间长，基本不产生二次污染，同时光 触媒作为催化剂本身不被损耗；缺点是需要紫外光激发，可见光利用率低， 室内光线弱会影响催化效果。为了突破光催化氧化技术的瓶颈，有两条技 术途径 一是对Ti02进行改性，在保持Ti02本身所具有的优点的基础上， 使其光催化效应的激发波长红移至可见光波段；二是研制对可见光响应的 新型光催化剂。目前，对于纳米二氧化钛的合成方法报道层出不穷，无论是采用气合成方法还是采用液相合成方法，众多研究者都致力于制备高分散，颗粒小，结晶度好的纳米二氧化钛粒子。二氧化钛负载Keggin结构的饱和磷钨 酸、硅钨酸光催化剂被合成以来，对其研究与应用还不够广泛，己知的研 究主要集中在对染料的降解方面，而在室内空气污染治理方面应用较多的 还只是二氧化钛光触媒材料。多酸化合物的种类繁多，对其应用性质的研 究却相对较少，将不同的杂多酸制备成二氧化钛复合膜，对有机物，及有 机污染气体的降解具有一定的应用价值。多酸作为光催化剂，并得到广泛 的研究，是由它自身的优点所决定的多金属氧簇配合物的分子可看作量 子级的半导体物质；强酸、强氧化性和高光化学活性；毒性低，不污染环 境；活性高，反应条件温和，不腐蚀设备。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的在于提供一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材 料及制备该材料的方法，以提高传统二氧化钛光触媒材料的光催化性能。 为实现上述目的，本专利技术主要采用技术方案如下一种复合纳米磷钨酸二氧化钛光催化材料，包括二氧化钛溶胶、磷钨 酸以及丙二醇甲醚，其中所述二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚的质 量比为20: 3: 50。所述二氧化钛溶胶的浓度为1%。另外本专利技术还提供一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料的制备方 法，其中具体包括步骤B、 取质量比为20: 3: 50的二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚混合均匀得到复合溶胶；C、 将上述复合溶胶保持在30(TC温度加热30分钟，得到干凝胶；D、将上述干凝胶通过机械球磨两个小时得到磷钨酸-二氧化钛复合光 触媒材料。所述二氧化钛溶胶的浓度为1%。步骤B之前还包括步骤A、制备二氧化钛溶胶。步骤A具体包括al、将无机钛盐通过水解得到钛酸溶液；a2、将上述钛酸溶液通过微波沉淀出二氧化钛颗粒，并进行沉淀水洗； a3、向经过沉淀水洗后的溶液中加入添加剂和催化剂，经分步的温度处理，冷却后，加入沉淀剂，沉淀出非钛类无机杂物，得到纯水性氧化钛溶胶。步骤B具体包括将磷钨酸溶解在丙二醇甲醚中，然后缓慢加入到二 氧化钛溶胶中，同时在6(TC下加热搅拌6个小时，直到形成磷钨酸与二氧 化钛复合溶胶。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果-1、 本专利技术中磷钨酸以W-O-P分子键形式结合成稳定网状结构，该结构 降低了钛的氧化还原电位，使二氧化钛复合膜光吸收波长产生红移，提高 钛的可见光利用率，而且在后续光催化材料加热处理后，磷钨酸的keggin 结构不受影响，仍然维持高的催化活性。2、 本专利技术中磷钨酸与Ti02网络之间存在一定的化学作用，使多酸分子 被牢固地束缚在Ti02网络的内部，从而使本专利技术所述材料具有极高的表面 积和耐水性。具体实施例方式本专利技术的核心思想是取质量比为20: 3: 50的二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚混合均匀制得复合溶胶；并将该复合溶胶保持在300'C温 度加热30分钟，得到干凝胶；然后通过机械球磨制得磷钨酸-二氧化钛光复合光触媒材料。由于本专利技术中磷钩酸以W-O-P分子键形式结合成稳定网状结构，该结构降低了钛的氧化还原电位，使二氧化钛复合膜光吸收波长产生红移，提高钛的可见光利用率，而且在后续光催化材料加热处理后，磷钨酸的keggin 结构不受影响，仍然维持高的催化活性。为阐述本专利技术的思想及目的，下面将结合具体实施例对本专利技术做进一 步的说明。本专利技术提供一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料，包括二氧化钛 溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚，其中所述二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二 醇甲醚的质量比为20: 3: 50，其中这里二氧化钛溶胶的浓度为1%。另外本专利技术还提供一种复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料的制备方法，其中具体包括步骤A、 预先制取浓度为1%的二氧化钛溶胶；其中具体过程包括al、将无机钛盐通过水解得到钛酸溶液；a2、将上述钛酸溶液通过微波沉淀出二氧化钛颗粒，并进行沉淀水洗;a3、向经过沉淀水洗后的溶液中加入添加剂和催化剂，经分步的温度 处理，冷却后，加入沉淀剂，沉淀出非钛类无机杂物，得到纯水性氧化钛 溶胶。B、 取质量比为20: 3: 50的二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚混合均匀得到复合溶胶；其中首先将磷钨酸溶解在丙二醇甲醚中，然后缓慢加入到二氧化钛溶 胶中，同时在6(TC下加热搅拌6个小时，直到形成磷鸨酸与二氧化钛复合 溶胶。C、 将上述复合溶胶保持在30(TC温度加热30分钟，得到干凝胶；D、 将上述干凝胶通过机械球磨两个小时得到磷钨酸二氧化钛光复合光 触媒材料。下面将结合优选实施例和具体实验数据对本专利技术做进一步的描述。优选实施例一，首先将无机钛盐按摩尔比计算出二氧化钛的质量，然 后称取2克的无机二氧化钛溶胶(1%)， 0.3克磷鸨酸，5克丙二醇甲醚通 过步骤A制得复合溶胶，然后采用喷涂法将复合溶胶在玻璃基板上形成膜， 并将上述涂层在300。C温度处理30分钟，得到光催化涂层。对上述形成的光催化涂层进行降解实验在一个密闭房间(2X1.5X 1.5m)中，通过甲醛发生器产生甲醛，利用风扇加速空气流动，同时采用4 个200W紫外灯对涂层面积为lmX lm的光催化涂层进行激发24小时，之 后甲醛降解率为63%。优选实施例二，首先将无机钛盐按摩尔比计算出二氧化钛的质量，称 取4克的无机二氧化钛溶胶(1%)， 0.6克磷钨酸，IO克丙二醇甲醚混合得 到复合溶胶，将混合溶胶在30(TC温度处理30分钟，得到具有光催化性能 的干凝胶，将干凝胶通过机械球磨两个小时得到纳米级磷鸨酸-二氧化钛复 合光触媒材料。对上述形成的光触媒材料进行降解实验在一个密闭房间(2X1.5X 1.5m)中，通过甲醛发生器产生甲醛，利用风扇加速空气流动，同时采用4个200W紫外灯，然后对一平方米玻璃上喷涂所需要的复合溶胶的量进行 光照24小时，甲醛降解率为59%。通过以上数据可知，本专利技术复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料可以 大大提高传统二氧化钛光触媒材料的光催化性能。以上是对本专利技术所提供的一种复合纳米-磷钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合纳米磷钨酸－二氧化钛光催化材料，其特征在于包括二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚，其中所述二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚的质量比为２０∶３∶５０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王韶锋，王欣，文秋红，
申请(专利权)人：王韶锋，王欣，文秋红，
类型：发明
国别省市：94