[发明专利]一种六瓣扁花球状ZnWO4 光催化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种络合微波水热法制备六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料的方法。

技术背景

随着光催化技术的不断发展，采用光催化法来降解有机污染物是解决水污染和空气污染的一种新型的有效途径。钨酸锌具有光催化性及光致发光性，研究者尝试通过对产物的形貌控制来实现提高光催化性能的目标。

已报道的ZnWO₄纳米粉体的形貌多为棒状结构，制备方法主要有水热法[吴菊.水热法合成钨酸盐材料的纳米结构[D].江苏：江南大学，2008,6.]、共沉淀法[Aleksandr Kalinko,Alexey Kotlov,Alexei Kuzmin.Electronic excitations in ZnWO₄ and ZnxNi_1-xWO₄(x=0:1-0:9)using VUV]和超声法[Changlin Yua,Jimmy C.Yu.Sonochemical fabrication,characterization and photocatalytic properties of Ag/ZnWO₄ nanorod catalyst[J].Materials Science and Engineering B,2009,164:16-22.]，其中，采用较多的方法为水热法，水热法与其他方法相比具有一定的优越性，操作简单，工艺灵活可调，并且产物无需后期热处理，但其也具有一定的不足之处，水热法的能量来源主要是热辐射和热传递，那么在反应体系中就容易出现受热不均的情况，因此反应产物生长速率不同，产物形貌不均匀，性能差，并且反应时间长，实验周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反应周期短，反应温度低，操作简单，无需后期热处理，产物形貌均一、可控，重复性好的六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

1）将钨酸（H₂WO₄）溶于去离子水中，配制成钨酸浓度为0.1mol/L~0.5mol/L溶液A；

2）将CTAB和CMC按1：1的摩尔比配制成CTAB的浓度为3.5~8.5×10-⁴mol/L的溶液B；

3）将分析纯的二水醋酸锌（Zn(COOCH₃)₂·2H₂O）溶于溶液B中，配制成二水醋酸锌的浓度为0.1mol/L~0.5mol/L溶液C；

4）在磁力搅拌下，按溶液A：溶液C=1:1的体积比将溶液A缓慢滴加到溶液C中，采用质量浓度为30%的氨水溶液或质量浓度为10%的HNO₃溶液调节pH=3~4，形成无色透明溶液D；

5）将上述溶液D加入微波水热反应釜中，填充度控制为50~60%，设定反应温度为140~160℃，反应时间为10min~30min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；

6）打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3~5次，然后在80~100℃干燥得到六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料。

所述的干燥在电热鼓风干燥箱中进行。

由于络合微波水热法以水热反应为基础，以微波为能量源，实现了反应体系的快速加热，微波不仅提供反应能量，而且能使产物分散性提高，尺寸处于纳米级。同时，通过在反应体系中加入络合剂，络合剂不仅能与反应体系中的离子进行络合反应，并且它可以作为表面活性剂，在反应体系中形成胶束，从而实现产物形貌和尺寸的控制。本发明的采用络合微波水热法，成功制备出六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料，反应周期短，温度低，操作简单，无需后期热处理，形貌均一，重复性好。

由于本发明制备六瓣扁花球状ZnWO₄光催化材料的反应在液相中一次完成，不需要后期的晶化热处理，避免了六瓣扁花球状ZnWO₄在热处理过程中可能导致的团聚、晶粒粗化、形貌改变以及样品与气氛反应等缺陷，且工艺设备简单，反应时间短，所得产物纯度高，形貌可控，该结构的ZnWO₄可在60~90min时间对罗丹明B的降解率达到95~99%。

附图说明