[发明专利]一种形貌尺寸可调的Cu+

说明书

本发明公开了一种形貌尺寸可调的Cu⁺掺杂W₁₈O₄₉复合材料及其制备方法，该复合材料由纳米线组装而成，Cu⁺掺杂在单斜晶系的W₁₈O₄₉晶格中，其中按摩尔百分比计，Cu占W摩尔量的0.4～10％，其中Cu⁺掺杂量会影响复合材料中纳米线的尺寸形貌。其制备为：1)将WCl₆溶于无水乙醇中；2)将氯化铜加入到WCl₆/乙醇溶液中，混合均匀；3)将混合溶液进行溶剂热反应，然后自然冷却至室温，后处理得复合材料。该方法中乙醇既做溶剂又做还原剂，Cu²⁺还原为Cu⁺后掺杂在W₁₈O₄₉中，同时实现Cu⁺的掺杂和纳米线尺寸形貌的调控，为催化反应提供更多的选择。

技术领域

本发明属于化学化工、功能材料、光催化材料制备的技术领域，具体涉及一种形貌尺寸可调的Cu⁺掺杂W₁₈O₄₉复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代化进程的推进，工业文明快速发展同时环境污染和能源短缺问题日益严重，使得目前全球面临着严峻的考验。光催化技术的快速发展成为解决环境和能源问题的潜在有力手段。但是，单一半导体材料通常由于自身的本征特征限制表现出较弱的活性。因此，对半导体进行改性具有重要意义。在众多半导体中，氧化钨作为一种重要的半导体材料被广泛的研究，而其中非化学计量氧化钨(W₁₈O₄₉)为n型半导体，带隙范围在1.6-2.9eV左右，具有较高的吸光系数。而且，W₁₈O₄₉中存在着大量氧空位，这些氧空位能够降低带隙，使材料的吸收边红移，同时氧空位还能提供活性位点从而增强光催化活性。由于以上优点W₁₈O₄₉在催化领域具有较大的应用潜力。但是，其本身固有的不足如导带低、在碱性条件下不稳定等限制了其应用，研究发现，可以通过金属掺杂或是改变其形貌尺寸来改善其应用性能。

发明内容

本发明目的是提供一种形貌尺寸可调的Cu⁺掺杂W₁₈O₄₉复合材料的制备方法，该方法可通过简单操作在W₁₈O₄₉中引入Cu⁺掺杂的同时，还可以调控复合材料形貌尺寸，为催化反应提供更多的选择。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种形貌尺寸可调的Cu⁺掺杂W₁₈O₄₉复合材料，该复合材料由纳米线组装而成，Cu⁺掺杂在单斜晶系的W₁₈O₄₉晶格中，其中按摩尔百分比计，Cu占W摩尔量的0.4～10％。

上述方案中，按摩尔百分比计，当Cu占W摩尔量的0.4～2.5％时，该复合材料中纳米线长度为500～1000nm，直径为25～40nm；当Cu占W摩尔量的2.5～10％时，该复合材料中纳米线长度为50～500nm，直径为25～40nm。

一种上述形貌尺寸可调的Cu⁺掺杂W₁₈O₄₉复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

1)将WCl₆溶于无水乙醇中；

2)将氯化铜加入到步骤1)得到的WCl₆/乙醇溶液中，混合均匀；

3)将步骤2)中的混合溶液进行溶剂热反应，反应结束后自然冷却至室温，后处理得复合材料。