[发明专利]一种功能性三缺位硅钨酸盐复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种功能性三缺位硅钨酸盐复合纳米材料及其制备方法和应用。本发明利用NiS‑CdS掺杂硅钨酸盐探讨其光催化及发光性能，当NiS‑CdS与CuSiW9比例为1:1时，光催化产氢量达到最高，且对罗丹明B的降解率最高达到62.7%。本发明制备的纳米材料不仅可以作为光催化剂在工业废水处理，还在光催化产氢制备清洁能源方面有广阔的应用前景，该方法具有操作简单，容易重复，而且所用原料易得，价廉等优点。

技术领域

本发明属于纳米材料的制备及应用技术领域，具体涉及一种功能性三缺位硅钨酸盐复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

多金属氧酸盐（POMs）作为一种特殊的无机化合物，在催化、磁学、医学和材料科学方面具有广泛的应用。基于多金属氧酸盐的纳米材料（PNMs）作为POM化学的子类，由于其与传统单晶POM化合物相比的独特性质而引起了广泛的关注。纳米技术在PNM制备中的应用是近年来POM发展的一条新途径，许多研究人员一直在努力研究这些材料。迄今为止，已经报道了具有不同形态和性质的各种PNM。2011年，Cronin等人发现了通过渗透驱动的晶体形态发生方法制造POM管状结构的一般方法（G. J. T. Cooper, A. G. Boulay, P. J.Kitson, C. Ritchie, C. J. Richmond, J. Thiel, D. Gabb, R. Eadie, D. L. Longand Leroy Cronin, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 5947−5954.）。两年后，Pang及其同事获得了一系列基于磷钼酸盐的均匀菱形十二面体纳米晶体，可用作有效的抗菌剂（J.He, H. Pang, W. Wang, Y. Zhang, B. Yan, X. Li, S. Li and J. Chen, Dalton Trans., 2013, 42, 15637−15644.）。Chattopadhyay等人用溶剂热法制备了Mn基杂多钨酸盐微球（K. Bhattacharjee, K. K. Chattopadhyay, and G. C. Das, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 1536−1547.）。

光致发光性质作为PNMs的一个重要性质，近年来受到越来越多的关注，但相对于PNMs的其他性质，光致发光性能的研究相对较少。光催化剂在光催化分解对人体和环境有害的有机物质中、以及节约资源和避免环境污染的过程中起到重要作用。因此，探究和开发具有较好光催化性能的PNMs纳米材料具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种功能性三缺位硅钨酸盐纳米材料，由于纳米级的复合光催化剂NiS-CdS-POM具有较高的比表面积，可以为吸附污染物提供更多的活性位点，有助于光催化反应。

本发明还提供了上述功能性三缺位硅钨酸盐纳米材料的制备方法。

本发明进一步又提供了上述功能性三缺位硅钨酸盐纳米材料在光催化产氢方面的应用和在降解人工染料方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种功能性三缺位硅钨酸盐复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）三缺位硅钨酸盐的制备：将铜或钴的可溶性盐溶解到醋酸-醋酸钠缓冲液中，升温至60-80℃并加入POMs，反应1-3h后冷却到室温，抽滤得到澄清溶液，取澄清溶液加入聚乙二醇（聚乙二醇可作为模板剂，其长链结构有助于多酸形貌的形成），搅拌3-9h，析出的沉淀即为三缺位硅钨酸盐（纳米硅钨酸铜或硅钨酸钴）；