[发明专利]黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂的制备方法，是将钨源前驱体、有机酸溶解于去离子水中，向其中加入无机酸溶液、小颗粒黄土，充分搅拌分散均匀后在150℃~200℃下水热反应12 h~18 h，冷却至室温，产物依次用乙醇和去离子水清洗，干燥，得浅褐色粉状固体颗粒。本发明通过一锅法将三氧化钨原位负载于黄土颗粒表面，使黄土颗粒的吸附性能与三氧化钨的光催化活性有效结合并产生协同，大大提高了光催化剂对有机污染物的光催化降解性能。同时有效减少三氧化钨催化剂的用量，不仅降低了成本，而且能回收利用，有效提高了三氧化钨的利用效率，因此在光催化降解染料废水领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种三氧化钨复合光催化剂，尤其涉及一种黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂及其制备方法，属于复合材料科学领域和光催化领域。

背景技术

水在地球生态系统的正常运转扮演着重要角色。近几十年以来，在工业化程度提高的同时引起了环境污染问题，尤其是水体污染问题日显突出。工业废水的典型处理方法有物化法，生化法，化学法以及几种工艺结合的方法。近年来，随着半导体光催化技术的发展，提供了一种高效的能源使用途径。当然，开发高效、廉价且环境友好的光催化剂是该领域的重点发展方向。目前最有应用价值的光催化材料是TiO₂，其特殊的半导体结构使其具有较高的催化活性，能在不同环境中对难降解的有机污染物发挥高效降解作用，并且具有无毒、无二次污染、稳定性高等优点。当然，纯纳米二氧化钛也有一些缺陷，如：禁带较宽、量子效率低；颗粒太细、易团聚、难回收等缺点。研究表明：掺杂改性（如：金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子共掺杂等）可使其禁带宽度变窄，从而能够吸收波长更长的可见光，提高对太阳光的利用率。

三氧化钨（WO₃）是一种独特的N型半导体材料，具有较宽的光吸收带、光稳定性高、价格便宜、制备容易等特点，成为继TiO₂之后研究较多的半导体催化材料，在污染物处理方面表现出较好的催化性能，可成为一种非常有前景的光催化剂。然而，六方相三氧化钨纳米材料应用于光催化降解有机物，由于禁带较宽、量子效率低，对太阳光的利用率较低。

为了改善光催化剂在实际应用中存在的一些问题，可将光催化剂负载到无机、有机高分子载体。黄土是一种来源广泛、廉价易得的天然无机材料，其疏松片层结构使其具有一定的吸附能力和负载能力。若将三氧化钨光催化剂负载到黄土颗粒表面，使黄土颗粒的吸附性能与三氧化钨的光催化活性相结合，可有效提高三氧化钨对于有机污染物的光催化降解性能。

发明内容

本发明目的是提供一种黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂的制备方法，以提高三氧化钨的光催化活性。

一、黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂的制备

本发明黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂的制备方法，是将钨源前驱体、有机酸溶解于去离子水中，向其中依次加入无机酸溶液、小颗粒黄土，充分搅拌使黄土颗粒均匀分散，然后将混合液转移到水热合成反应釜中，并密封反应釜，控制温度在150℃~200℃下水热反应12 h~18 h，冷却至室温，产物依次用乙醇和去离子水清洗，得到深褐色湿产物；干燥，得浅褐色粉状固体颗粒，即为黄土颗粒负载三氧化钨光催化剂。

所述钨源前驱体为二水合钨酸钠或无水钨酸钠。

所述有机酸指柠檬酸或酒石酸，有机酸作为还原剂。钨源前驱体与有机酸的质量比为1:0.6~1:1。

所述无机酸为盐酸，其浓度为0.5~5.0 mol/L，无机酸起中和作用。钨源前驱体与无机酸的摩尔比为1:0.6 ~ 1:2。

所述小颗粒黄土是通过重力沉降法分离出的颗粒较均匀的小颗粒黄土，其粒径为1~10 μm。钨源前驱体与颗粒黄土的质量比为1:3 ~ 1:6。

所述清洗是采用离心以及超声辅助的清洗方法。