[发明专利]一种微波辅助制备高效可见光催化材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备光催化剂材料的方法，具体指一种微波辅助制备高效可见光催化材料的方法。

背景技术

目前，世界正面临越来越严峻的能源短缺和环境污染问题。环境污染的控制和治理成为人类社会面临和亟待解决的重大课题。在众多环境治理技术中，多相光催化过程以及室温深度反应(即直接利用太阳光作为光源来活化催化剂以驱动氧化还原反应)，成为一种理想的环境污染治理技术。该技术可以氧化分解有机物、还原重金属离子，并具有净化空气、处理污水、除臭、防腐、杀菌和自清洁多种功效。

迄今为止，多相光催化研究无论是在理论还是在应用研究方面都取得了重要进展。光催化领域研究最多的是TiO₂，然而TiO₂对可见光吸收效率低。为了提高它的光催化活性，一些研究者采取掺杂等方法来提高TiO₂对可见光的吸收效率。但是这些掺杂往往成为电子空穴的复合中心，反而降低TiO₂的光催化效率。因而这种掺杂材料在直接利用太阳能进行光催化、环境污染治理方面受到很大限制。寻找新型高效、环境友好的光催化剂成为近年来光催化领域的研究热点。目前国内对于新型可见光催化剂的研究包括Zn₂GeO₄、InOOH、Sr₂Sb₂O₇、SnWO₄等。其中SnWO₄在可见光区域内有很强的吸收，故可以有效提高催化剂在可见光下的吸收效率和光催化活性。关于SnWO₄的合成方法有固相法(见The Journal of Physical Chemistry C2009(113)：10647～10653)和水热法(见CN 101745381A)。然而无论是固相法还是水热法，其合成条件都比较苛刻，对设备要求高，反应时间长，能耗高，所得催化剂可见光催化效率仍有待提高。

与传统合成工艺比较，微波辅助合成方法可以有效控制晶体生长的动力学参数，在原子水平控制结晶成长过程。更主要的是，微波可以迅速对反应物加热，使平时需要几个小时甚至几天才能完成的反应在几分钟内便能完成，有效提高了合成效率。用微波辅助方法合成的纳米材料具有分散均匀、结晶度高、物理化学稳定性好等突出优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微波辅助制备高效可见光催化材料(α-SnWO₄)的方法，本方法以氯化亚锡和钨酸钠为原料，微波辅助合成，工艺简单，原料易得，耗时短，能耗低；产物在可见光下表现出很好的光催化活性，有望在有机物降解、环境保护、空气净化等领域得到重要的应用。

本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：一种微波辅助制备高效可见光催化材料(α-SnWO₄)的方法，制备方法为以下步骤：

1)取SnCl₂·2H₂O加入去离子水中，加入比例为n(SnCl₂·2H₂O)∶V(H₂O)＝0.001～0.003mol∶20ml，溶解配置得到物质的量浓度为0.05～0.15mol/L的SnCl₂水溶液；

2)取Na₂WO₄·2H₂O加入去离子水中，加入比例为n(Na₂WO₄·2H₂O)∶V(H₂O)＝0.001～0.003mol∶20ml，溶解配置得到物质的量浓度为0.05～0.15mol/L的Na₂WO₄的水溶液；

3)将SnCl₂与Na₂WO₄水溶液按照物质的量比为n(SnCl₂·2H₂O)∶n(Na₂WO₄·2H₂O)＝1∶1～3混合得到淡黄色沉淀混合物；

4)向淡黄色沉淀混合物中逐滴滴加HCl溶液调节反应混合物pH值1～7；

5)将上述pH值1～7的混合物放入单模微波合成系统中，在80～180℃温度下反应1～120min后，冷却至室温；