[发明专利]铜负载的氧化钨纳米管及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于可见光催化材料及其制备方法领域，具体涉及一种铜负载的氧化钨纳米管及其制备工艺。

背景技术

在半导体光催化领域，目前研究较多的是二氧化钛，但是它的带隙较宽（3.2ev），只有紫外光才能激发它产生光生载流子，而太阳光中，紫外光所占比例很小，因此纯TiO₂的光催化过程对太阳光的利用率很低。

与氧化钛相比，氧化钨具有更窄的带隙结构，对可见光的吸收高，是一种具有可见光响应的光催化材料，在可见光照射下就可以激发降解有机污染物。但是纯氧化钨具有光腐蚀问题，存在光致变色，导致氧化钨的催化活性降低。而且氧化钨本身比重较大，比表面积低，与有害气体的接触面积小。这些也都是影响氧化钨催化活性的重要因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铜负载的氧化钨纳米管及其制备工艺，其通过在氧化钨纳米管的表面负载铜离子提高了氧化钨纳米管的可见光降解有机气体的催化活性，并通过碱刻蚀降低了氧化钨的光腐蚀，提高了氧化钨的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种铜负载的氧化钨纳米管，以氧化钨纳米管为基体，在氧化钨纳米管的表面负载0.005~5.0wt.%的Cu²⁺，所述氧化钨纳米管的管径为50~100纳米。

上述技术方案中，氧化钨纳米管为基体，进一步提高了氧化钨的比表面积，通过氧化钨纳米管有效吸附空气中的甲醛、乙醛、苯类等有机气体，从而提高了WO₃的降解效率。

本发明还提供了铜负载的氧化钨纳米管的制备方法，包括氧化钨纳米管的制备，具体包括以下步骤：

步骤A、将WO₃纳米管在去离子水中超声1~10min，制得1~100mg/mL WO₃纳米管分散液；

步骤B、负载铜离子：将可溶性铜盐的水溶液缓慢加入至WO₃纳米管分散液中，30~50℃反应1~3h，过滤或离心分离，得固相；

步骤C、将步骤B所得固相分散至pH为9.0~10的水溶液中，在室温下搅拌10~20小时，过滤或者离心分离，干燥，得铜负载氧化钨纳米管。

优选的，所述氧化物纳米管的制备方法包括：

步骤A1、制备氧化钨溶胶：将12.5-50mmolNa₂WO₄ 在50mL去离子水中溶解，调节pH值至2，然后加入35~140mmol草酸，搅拌，至草酸溶解，加去离子水至125mL，得WO₃溶胶；

步骤A2、制备氧化钨纳米管：量取20~80mL所述WO₃溶胶，加1~4gKCl，溶解，转移至高压反应釜中，在160~190℃反应4~8h，冷至室温，离心，得WO₃纳米管固相。

优选的，步骤B中Cu²⁺的浓度为0.2-4mg/mL，Cu²⁺与WO₃的重量比为5/10000~5/100。

上述技术方案中，突破了现有技术中金属负载的方法中对酸度和温度的限制条件，采用温和的条件即可实现均匀的负载，提高了氧化钨纳米管的催化活性。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）铜离子的负载有效地提高了氧化钨的可见光降解效率；（2）与普通的氧化钨粉体相比，氧化钨纳米管的合成大大提高了氧化钨的比表面积，进一步地提高铜与氧化钨的接触及铜负载氧化钨与有害气体的接触面积，提高了催化降解效率；（3）充分利用氧化钨与铜负载过程中形成的氧化亚铜的协同作用及负载离子的多电子氧化体系，本发明产生的负载型光触媒粉体具有优良的可见光降解污染物性能，对乙醛的降解效率达到4小时降解95%；（4）本发明的方法工艺过程简单、条件温和，适于工业化生产，且氧化钨纳米管性能稳定，使用寿命长。

附图说明

图1和图2分别是实施例1制备的氧化钨纳米管放大不同倍率的SEM图；

图3是实施例1和对比例1、2对乙醛气体的降解效率图。

具体实施方式

实施例1