[发明专利]全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂

说明书

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，涉及一种紫外、可见及红外全光谱响应的高效光催化材料粉体，该材料不仅能利用太阳光中的紫外光，而且在可见光乃至红外光的照射下具有较强的光催化作用的光催化材料。

背景技术

随着科技水平的提升以及人类发展水平的进步，环境污染问题愈发严重，有毒难降解，污染物愈加广泛的存在于空气中，对生物安全和生态系统危害巨大，制约了社会的进步。以二氧化钛为代表的半导体材料具有光催化活性高、稳定性好、成本低等优点，成为研究的热点。但是传统的光催化材料由于禁带宽度大（>3.0eV），只能利用太阳光中的的紫外光；而紫外光只占太阳光总能量的4%，大部分太阳光的能量分布在可见光区（约48%）和近红外区（约44%），所以将光催化材料的响应波长扩展至包括可见光区和红外光区的全光谱范围是目前光催化研究领域的热点之一，也是其走向实际应用的关键。

专利《一种紫外可见全光谱光催化材料的制备方法和应用》（专利号ZL201010247518.7，公告号CN101947463B，公告日2012.07.11）公开了一种高效紫外可见全光谱光催化材料的制备方法和应用，以氯氧化铋为基质，掺杂有溴、碘中的一种或两种元素的纳米材料的制备方法。在白炽灯、碘钨灯、日光灯及太阳光照射下都具有非常高的催化效率。但是其所提及的“全光谱”是特指紫外、可见光谱，并不具备利用红外光谱进行光催化反应的能力。

为了获得红外光响应的光催化材料，目前较为常见的作法是将稀土掺杂的具有上转换性能的材料与光催化材料进行复合，通过把红外光转换为短波长的紫外或者可见光，进一步激发光催化材料进行反应，从而实现红外光催化的目的。如专利申请《异质结型二氧化钛-稀土掺杂钒酸盐复合纳米纤维光催化材料的制备方法》（申请号ZL201510821944.X，公布号CN105457621A，公布日2016.04.06）公开了一种异质结型二氧化钛-稀土掺杂钒酸盐复合纳米纤维光催化材料的制备方法，该纤维光催化材料具有近红外光催化效果，但其近红外光催化效果是依赖于YVO₄:Yb, Tm上转换材料在980nm的近红外光作用下发射的紫外光产生的，必须依赖于980nm的激光照射才能显示出红外催化效果，不具备宽光谱特性；且需要用到昂贵的稀土元素，导致材料成本升高。

由于上转换材料存在仅能对特定波长的红外线进行响应的弊端，有必要发展其他更加宽光谱的光催化材料。专利申请《一种具有近红外光催化活性的锌镁铟复合氧化物及其制备方法和应用》（申请号ZL201510535707.7，公布号CN105056931A，公布日2015.11.18）公开了一种具有近红外光催化活性的锌镁铟复合氧化物，该锌镁铟复合氧化物除在近红外光区域具有光催化活性之外，在紫外和可见光区域也都具有光催化活性，在黑暗条件下对有机物具有良好的吸附性能，属于吸附性能良好的宽光谱光催化剂。但所用的铟为稀土元素，材料成本高。

光催化剂的活性通常与其光吸收特性有密切的关系。专利《还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法》（专利号ZL201310490453.2，公告号CN103496744B，公告日2015.04.15）公开了一种还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法，在溶剂热条件下直接合成粒径可控的具有较强近红外线吸收能力的铵钨青铜纳米粉体。但是该发明仅仅讨论了铵钨青铜的红外吸收屏蔽效果，并未考虑其是否具有光催化效果。

由于铵钨青铜具有优秀的红外吸收效果，如果能和现有的二氧化钛材料进行复合，获得具有可吸收利用覆盖太阳光谱的全波段的光催化材料，拓展现有光催化材料的应用领域，以期达到有效缓解当前环境污染以及能源紧缺等问题，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂，能够吸收利用太阳光中的紫外光谱、可见光谱和红外光谱，拓宽光催化材料的应用领域，其特征在于，该光催化剂这样制得：将0.1～1.0g原料钨酸铵加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃温度下磁力搅拌至完全溶解，冷却至室温后加入0.1～1.0g原料二氧化钛，超声分散后搅拌，得悬浊液；将10～80mL乙酸加入该悬浊液并搅拌，得混合液体，将该混合液体在160～240℃温度下水热反应10～72h；然后，依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物，干燥，得铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂。