本发明专利技术公开了一种双层核壳结构Ni-WO3光催化剂，制备方法如下：1）以苯乙烯为单体制备聚苯乙烯球，进行表面硝化处理；2）将硝化后的聚苯乙烯球用蒸馏水超声分散后，在搅拌下逐滴滴入到NiSO4·6H2O的乙二醇溶液中，水浴至50-80℃搅拌吸附24h，调节pH至8-10，将上述溶液搅拌加热至100-160℃，冷凝回流反应1-5h，分离出产物PNS-Ni球；3）将钨酸铵溶于氨水中，再与PNS-Ni球的均一体系混合，搅拌溶解，持续搅拌并加热至50-100℃，直至水蒸干；将干燥的PNS-Ni-WO3球产物；4）除去核心的有机物，得到双层核壳结构Ni-WO3光催化剂。本发明专利技术采用湿化学方法制备样品，可以有效地控制产品尺寸等理化性能，制备方法简单可行，成本较低，安全无毒，催化效率高，应用广泛。
【技术实现步骤摘要】
双层核壳结构N1-WO3光催化剂及应用
本专利技术涉及一种光催化双层核壳结构光催化剂及应用，确切地说涉及一种内层为Ni外层为WO3的空心核壳结构光催化剂,属于光催化领域。
技术介绍
环境恶化与化石能源枯竭是人类在二十一世纪面临的两个重大难题。环境净化技术和开发可再生能源利用技术是解决这两大难题的关键。光催化技术在净化环境及利用太阳光能开发可再生能源上表现出巨大的应用前景，因此一直是科学和技术研究热点之一。半导体材料价带和导带之间存在禁带，当光子能量高于其吸收阈值的光照射到材料上时，半导体价带电子从价带跃迁到导带，从而产生光生电子和空穴，二者分别具有还原性和氧化性，可进一步参与反应，这就是光催化原理。本专利技术中利用半导体复合技术制备的双层核壳结构能够使光生空穴在两种不同物质层间传导，最终迁移到达材料表面参与反应，有效地降低光生空穴与电子的复合几率，进而提高催化效率，这是区别于传统催化材料的单一结构最显著的特点。同时，核壳结构材料是一种材料通过化学键或其它作用力将另一种材料包裹起来形成的有序组装，具有比表面积大等特点，能够使表面的催化反应充分进行。与传统真空镀膜、溅射镀膜等方法相比，本专利技术中采用的湿化学方法可以用于制备出大量样品。在目前开发的光催化领域中，实心核-壳结构以及单层结构光催化材料被研究较多，而具有空心双层核壳结构的光催化材料的研究才跟刚刚起步。目前国内研究中还未发现关于空心双层核壳结构的光催化材料及其制备的研究。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供内层为Ni外层为WO3的空心核壳结构光催化剂。本专利技术采用的技术方案是: 双层核壳结构N1-WO3光催化剂，制备方法如下: 1)以苯乙烯为单体制备聚苯乙烯球，进行表面硝化处理； 2)以乙二醇作还原剂，将硝化后的聚苯乙烯球用蒸馏水超声分散后，在搅拌下逐滴滴入到NiSO4 ? 6H20的乙二醇溶液中，水浴至50-80°C搅拌吸附24h，调节PH至8_10，将上述溶液搅拌加热至100-16(TC，冷凝回流反应l_5h，经分离、洗涤、干燥，得产物PNS-Ni球； 3)将钨酸铵溶于氨水中，再与PNS-Ni球的均一体系混合，搅拌溶解,持续搅拌并加热至50-100°C，直至水蒸干，得到PNS-N1-WO3球产物； 4)将干燥的PNS-N1-WO3球焙烧掉核心的有机物或用化学试剂溶解核心的有机物，得到双层核壳结构N1-WO3光催化剂。上述的双层核壳结构N1-WO3光催化剂，其特征在于:所述的NiSO4 *6H20与PNS球的质量比为1:0.5~5。 上述的双层核壳结构N1-WO3光催化剂，其特征在于:所述的水合钨酸铵与PNS-Ni球用量的质量比为1:0.5?5。上述的双层核壳结构N1-WO3光催化剂在光催化降解有机污染物中的应用。本专利技术的有益效果: 本专利技术采用湿化学方法制备样品，可以有效地控制产品尺寸等理化性能，相比于现有制备方法更易于满足大量生产的要求，其制备方法简单可行，成本较低；本专利技术解决了单层光催化材料解决不了的催化效率较低以及传统真空镀膜、溅射镀膜方法制备产量较小的问题；双层核壳结构催化材料利用半导体复合技术，提高了光生电子和空穴的分离效率，进而显著提高光催化效率；此光催化材料安全无毒，催化效率高，应用广泛。【附图说明】图1 是 PNS-Ni 球 5k 倍 SEM 图。图2 是 PNS-Ni 球 Ik 倍 SEM 图。图3 是 PNS-N1-TO3 球 5k 倍 SEM 图。图4 是 PNS-N1-TO3 球 Ik 倍 SEM 图。图5是N1-WO3球壳碎片的5k倍SEM图，右侧为方框内的放大图。图6是N1-WO3球壳碎片的Ik倍SEM图，右侧为方框内的放大图。图7是N1-WO3球壳碎片的20k倍SEM图。图8是N1-WO3球壳碎片光催化降解异丙醇的速率图。图9是N1-WO3球壳碎片光催化降解乙醛的速率图。【具体实施方式】实施例1双层核壳结构N1-WO3光催化剂 双层核壳结构N1-WO3光催化剂的制备方法如下: (一)PNS (表面硝化的PS球)的制备 1)称取50.0g St (苯乙烯)，用NaOH溶液(用20.0g NaOH固体配置成200g NaOH溶液)洗涤3次，每次洗涤用量约50g NaOH溶液，这样洗去了 St里的阻聚剂，将上述用NaOH溶液洗过的St，用蒸馏水洗涤2次，每次洗涤用水量约50g ； 2)称取0.7g AIBN (偶氮二异丁腈)与洗涤后的St混合，磁力搅拌溶解； 3)称取5.4gPVP(K-30)和180g无水乙醇溶液于500mL三口瓶里，磁力搅拌溶解，将先前溶有AIBN的St溶液倒入三口瓶中，机械搅拌，同时通入N2，排空后，电热套加热至80°C，并保持通入少量N2，反应24小时，保持搅拌，将温度降至35°C以下； 4)用4000r/min的离心速度离心6min，倒去离心后澄清液，留下产物，将产物加无水乙醇，搅拌并超声分散，再用4000r/min的速度离心6min ;重复本步骤用乙醇洗涤2次，然后用同样的方法用蒸馏水洗涤两次，最后将产物干燥。5)称取1.6g干燥的PS (聚苯乙烯球)产物于500mL三口瓶中，加入20mL蒸馏水超声分散成均一体系，然后用30mL浓硫酸与20mL浓硝酸配成混酸，缓慢倒入三口瓶中，将三口瓶塞上瓶塞，放入水浴锅内磁力搅拌并水浴加热至70°C，反应6h，然后保持搅拌冷却至35°C以下，用IL水稀释，将稀释后的溶液离心、去离子水洗涤、干燥，得到产物PNS球。(二)PNS-Ni 球的制备 1)称取0.25g NiSO4 ? 6H20，配成 200mL 0.005mol/L 的乙二醇溶液； 2)取0.5g干燥的PNS球产物，用50mL蒸馏水稀释并超声成均一体系，在搅拌下逐滴滴入到150mL 0.005mol/L NiSO4乙二醇溶液中； 3)水浴至60°C搅拌吸附24h，然后用2mol/LNaOH溶液调节PH至9，将溶液转移至三口瓶中，放入电热套里，安装冷凝管，搅拌并加热至140°C，冷凝回流反应4h，然后保持搅拌，降温至35°C以下，离心、去离子水洗涤、干燥，得到产物PNS-Ni球。(三)双层核壳结构N1-WO3的制备 1)称取0.2g水合钨酸铵，溶于4mL 25-28%氨水中，再加入40mL蒸馏水，搅拌溶解； 2)取干燥的0.3g PNS-Ni球产物加适量蒸馏水超声分散成均一体系，加入到上述I)溶液中，持续搅拌并加热至80°C，直至水蒸干，取出产物PNS-N1-WO3球干燥。3)将干燥的PNS-N1-WO3球产物400°C焙烧两小时，失去球内部有机物，得到双层核壳结构N1-WO3催化剂。图1和图2是不同放大倍数的PNS-Ni球的扫描电子显微镜照片。从图1和图2可以看出，PNS-Ni球尺寸均匀，且直径在微米量级。图3和图4显示的是以PNS-Ni球为模板，在PNS-Ni上继续包裹WO3材料获得PNS-N1-WO3扫描电子显微镜照片。从图3和图4看出，PNS-N1-WO3为分散性较好的球形，且尺寸均匀，根据实验过程可以判断，WO3材料肯定存在于PNS-N1-WO3样品之中，但在该样品的SEM表征图片中未发现颗粒状物质，只有球状物质，因此推断WO3材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
双层核壳结构Ni?WO3光催化剂，其特征在于制备方法如下：1）以苯乙烯为单体制备聚苯乙烯球，进行表面硝化处理；2）将硝化后的聚苯乙烯球用蒸馏水超声分散后，在搅拌下逐滴滴入到NiSO4·6H2O的乙二醇溶液中，水浴至50?80℃搅拌吸附24h，调节PH至8?10，将上述溶液搅拌加热至100?160℃，冷凝回流反应1?5h，经分离、洗涤、干燥，得产物PNS?Ni球；3）将钨酸铵溶于氨水中，再与PNS?Ni球的均一体系混合，搅拌溶解，持续搅拌并加热至50?100℃，直至水蒸干，得到PNS?Ni?WO3球产物；4）将干燥的PNS?Ni?WO3球焙烧掉核心的有机物或用化学试剂溶解核心的有机物，得到双层核壳结构Ni?WO3光催化剂。
【技术特征摘要】
1.双层核壳结构N1-WO3光催化剂，其特征在于制备方法如下: 1)以苯乙烯为单体制备聚苯乙烯球，进行表面硝化处理； 2)将硝化后的聚苯乙烯球用蒸馏水超声分散后，在搅拌下逐滴滴入到NiSO4? 6H20的乙二醇溶液中，水浴至50-80°C搅拌吸附24h，调节PH至8-10，将上述溶液搅拌加热至100-160°C，冷凝回流反应l_5h，经分离、洗涤、干燥，得产物PNS-Ni球； 3)将钨酸铵溶于氨水中，再与PNS-Ni球的均一体系混合，搅拌溶解，持续搅拌并加热至50-100°C，直至水蒸干，得到P...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁睿，范晓星，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：
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