[发明专利]一种核壳结构的钨酸锌/钨酸亚锡复合光催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构的ZnWO₄@SnWO₄复合光催化剂及其制备和应用，该复合光催化剂是以水热法制备的一维ZnWO₄纳米棒作为核层，通过原位合成的方法引入SnWO₄作为壳层而制得，其中SnWO₄与ZnWO₄的摩尔比为0.05‑0.3。本发明所得复合光催化剂在可见光作用下对罗丹明B具有很高的催化活性，当光照时间持续2小时，罗丹明B的降解率达到100%，且其制备方法简单，易于操作，原料低廉，适于工业化推广应用。

技术领域

本发明属于光催化材料制备领域，具体涉及一种核壳结构的ZnWO₄@SnWO₄复合光催化剂及其制备和应用。

背景技术

罗丹明B、甲基橙和亚甲基蓝等是一类难降解的有毒有机染料，广泛应用于纺织、染料、食品和制药等行业。这类有机染料具有潜在的毒性、致癌性和致突变性，人体长期接触后，将引起癌变，并且色度高，还是导致水体富营养化的一项重要来源，对人体健康和生态环境将造成极大危害。因此，开发一种有效的有机染料污染物处理技术迫在眉睫。目前，有机染料污染物的处理技术有物理吸附法、生物法、芬顿法、光催化氧化法等，其中光催化氧化技术是利用太阳能作为驱动力降解有机污染物，该技术清洁高效，已经成为有机污染物治理技术的一个研究热点。

目前，常用的半导体光催化材料有TiO₂、ZnO、ZnWO₄等及其复合物。其中，ZnWO₄材料由于具有独特的电子结构和良好的光学性质，以及较强的催化性能而备受关注。国内已有使用ZnWO₄在紫外光照射下成功降解有机污染物方面的报道（参见《人工晶体学报》2009年38卷1期65页）。

Yongfa Zhu等人报道了一种ZnWO₄和F掺杂的ZnWO₄光催化材料（Fluorination ofZnWO₄ Photocatalyst and Influence on the Degradation Mechanism for 4-Chlorophenol. Environ. Sci. technol., 2008, 42(22): 8516-8521; ZnWO₄photocatalyst with high activity for degradation of organic contaminants. J.Alloy. Comp., 2007, 432(1-2): 269-276.），其在紫外光的激发下展现了良好的光催化降解有机污染的活性，包括对RhB、甲醛和对氯苯酚的降解。但是，它只是单一的ZnWO₄材料，只能在紫外光条件下激发，而且其光催化效率也低下。

中国专利CN 102935360A公开了一种ZnWO₄纳米棒光催化材料的制备方法，该发明采用微波水热法快速合成具有光催化性的ZnWO₄纳米棒，并考察了其对罗丹明B的降解性能。

中国专利CN 108101147A公开了一种新型催化材料催化降解茚虫威废水中的对三氟甲氧基苯胺，其以磷灰石为载体，六水合硝酸、六水合硝酸锌和二水合钨酸钠为原料，通过水热反应制备出镍盐修饰改性钨酸锌光催化材料，用于降解茚虫威废水中对三氟甲氧基苯胺。

中国专利CN 107224972A公开了一种花球状结构ZnO/ZnWO₄光催化剂的合成方法，其通过微波反应器微波辐射反应，制备出ZnO/ZnWO₄复合光催化剂，并用于降解有机污染物孔雀石绿和光解水制氢。

以上文献和发明专利报道，展示了单一的ZnWO₄或其复合物的制备，并考察了其光催化降解有机污染物的性能。但是，这些光催化材料的光响应区只在紫外光，并且其光催化效率也很低，这在很大程度上制约了光催化氧化技术在印染废水领域的实际应用。