本發(fā)明屬于光催化，具體涉及具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法。

背景技術(shù)：

1、紫鎢(氧缺陷氧化鎢)，(化學(xué)式wo2.72)具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，適合用作鋰電池負(fù)極材料。其較高的理論比容量、較快的離子運輸速率和較大的孔隙率等特點，使它在延長蓄電池續(xù)航里程的同時，也能提高充放電性能。

2、此外，紫鎢還因其良好的電致變色和光致效應(yīng)，以及對電磁波有較強(qiáng)的吸收作用，而成為制備調(diào)光玻璃的重要原材料，能賦予玻璃變色功能。同時，紫鎢因具有優(yōu)異的光學(xué)特性，在近紅外光區(qū)吸收能力極強(qiáng)，而能用來制備近紅外光熱診療藥物，在癌癥治療方面有巨大的應(yīng)用價值。另外，紫鎢還具有優(yōu)良的氣敏性和催化性，可以加速化學(xué)反應(yīng)的速率，并且可用于相關(guān)的燃料的降解；總的來說，紫色氧化鎢具有多種獨特的性能和廣泛的應(yīng)用前景，在多個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

3、目前也有相關(guān)的用于降解染料的紫鎢，如專利公開號為cn?102985178a的專利公開了一種銅修飾紫鎢光催化劑的制備方法，該方法利用溶劑(優(yōu)選有機(jī)溶劑如醇類)對銅離子改性氧化鎢顆粒進(jìn)行機(jī)械研磨處理；然后使得到的研磨顆粒的分散體與氧氣或臭氧接觸得到該催化劑。該方法旨在提高光催化活性，特別是在可見光下的活性。通過干燥處理后的分散體可得到光催化劑粉末，在700nm波長下測量時具有75％或更高的漫反射率，其在可見光的條件下催化活性得到了提高；但是，該方法制備的銅修飾紫鎢光催化劑難以在分子水平上實現(xiàn)均勻混合，可能導(dǎo)致局部銅濃度過高或過低，影響整體催化性能和穩(wěn)定性；并且需要額外的氧化處理不僅增加了工藝復(fù)雜度和生產(chǎn)成本，還可能引入額外的雜質(zhì)或?qū)Ξa(chǎn)品結(jié)構(gòu)造成不必要的破壞，同時，過度研磨可能導(dǎo)致晶格畸變或非晶化，降低材料的光催化活性和選擇性。

4、另外，專利號為cn?104785275?a公開了一種銅離子改性氧化鎢光催化劑的分散體的方法，該方法采用溶液法一步合成銅摻雜紫鎢粉末。該方法旨在通過摻雜合適濃度的銅來引入缺陷位置，影響電子和空穴的復(fù)合，從而提高光催化效果；但是，該方法需要的反應(yīng)溫度高，200℃的高溫不僅能耗大，還可能導(dǎo)致反應(yīng)失控或產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；同時最終得到的針狀結(jié)構(gòu)的比表面積較小，且容易團(tuán)聚，不利于催化反應(yīng)的進(jìn)行；另外，其得到的催化劑的分散體的直徑為30-200nm，其直徑的寬泛分布范圍會導(dǎo)致性能不穩(wěn)定。

5、此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，對于wo2.72通常通過水熱法制備，該方法涉及使用鎢源和乙醇(或醇類)在特定時間和溫度下進(jìn)行反應(yīng)。然而，這種方法存在一個主要問題：合成出的wo2.72產(chǎn)物容易發(fā)生團(tuán)聚，這嚴(yán)重限制了其物理功能特性的發(fā)揮，如吸附、光降解和光催化等。為了克服這一限制，通常需要將wo2.72與其他物質(zhì)復(fù)合以形成復(fù)合材料，才能發(fā)揮特定的功能特性，利用現(xiàn)有技術(shù)合成的wo2.72仍然存在缺陷。

6、如何制備出不易發(fā)生團(tuán)聚且對燃料具有優(yōu)異的吸附和光降解雙向性能的wo2.72仍是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，本發(fā)明制備通過精確控制合成條件合成wo2.72，合成的wo2.72能夠顯著降低產(chǎn)物的團(tuán)聚程度，從而有效挖掘其物理功能特性，本發(fā)明制備的wo2.72能夠在不依賴復(fù)合材料的情況下直接應(yīng)用于環(huán)境治理和能源轉(zhuǎn)換，從而簡化生產(chǎn)工藝，降低成本，并提高材料的應(yīng)用效率；特別是，本發(fā)明合成的wo2.72對染料展現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附和光降解雙向性能。

2、為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，包括以下步驟：

3、s1：將比例為0.08-0.1：0.8-1的原料尿素和氯化鎢溶解在無水乙醇中，在10℃-40℃下對混合溶液進(jìn)行磁力攪拌，直至原料完全溶解于無水乙醇，而后對溶解液滴定去離子水繼續(xù)進(jìn)行磁力攪拌，直至混合溶液呈無色透明狀；

4、s2：將s1中得到的混合溶液快速倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯后轉(zhuǎn)移進(jìn)水熱反應(yīng)釜中，將密封后的反應(yīng)釜放入干燥箱中，干燥保溫一段時間，由此進(jìn)行水熱反應(yīng)從而合成產(chǎn)物；

5、s3：待自然冷卻后，將沉淀物用去離子水進(jìn)行超聲分散和離心，洗滌后的產(chǎn)物分散在去離子水中形成分散液，將分散液置于凍干機(jī)中去除去離子水直接獲得具有高分散性藍(lán)灰色的wo2.72；

6、進(jìn)一步的，所述s1中磁力攪拌時，磁力攪拌的速率為100-500rpm，攪拌時長為2-6小時，滴加的去離子水量為0.5-1.5份，乙醇量為60-100份；

7、進(jìn)一步的，所述s1中磁力攪拌時，磁力攪拌的速率為300rpm，攪拌時長為3小時，滴加的去離子水量為0.9份，乙醇量為80份；

8、進(jìn)一步的，所述s2中干燥時，干燥溫度為100-250℃，保溫時間為8-30小時；

9、進(jìn)一步的，所述s2中干燥時，干燥溫度為180℃，保溫時間為18小時；

10、進(jìn)一步的，所述s3中，超聲分散時間5-20min，超聲次數(shù)為5-10次，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000-10000rpm，離心次數(shù)為5-10次，凍干機(jī)的溫度為-60℃-0℃，凍干機(jī)內(nèi)氣壓為0.1-5pa，凍干時間為10-48小時。

11、本發(fā)明的有益效果是：

12、本發(fā)明的方法在制備過程中，首先利用尿素提供銨根陽離子，將其嵌入氧化鎢形成非化學(xué)計量化合物銨鎢青銅(nh4)0.33wo3，混合溶液中的去離子水提供的oh-根將氨根陽離子捕獲析出，促使w的價態(tài)從w6+還原為w5+，同時在合成過程中，醇類作為溶劑，一方面提供了合成wo2.72所需的反應(yīng)介質(zhì)，另一方面通過其與尿素和去離子水的相互作用，控制產(chǎn)物的生長和形貌，合成出最終產(chǎn)物wo2.72，通過上述方式合成的wo2.72不僅解決了傳統(tǒng)合成的wo2.72的團(tuán)聚問題，而且通過精確控制合成條件，實現(xiàn)了對產(chǎn)物形貌和尺寸的精確調(diào)控，提高了產(chǎn)物的吸附和光降解吸附性能，其對亞甲基藍(lán)染料的降解率為99％以上；

13、另外，本發(fā)明制備的wo2.72能夠在不依賴復(fù)合材料的情況下直接應(yīng)用于環(huán)境治理和能源轉(zhuǎn)換，并且經(jīng)過使用之后的wo2.72能夠再次將其制備為使用之前的wo2.72，可以實現(xiàn)循環(huán)利用，本方法不僅簡化生產(chǎn)工藝，并且通過簡單條件的循環(huán)使用有效的降低了成本，并提高材料的應(yīng)用效率，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，磁力攪拌的速率為100-500rpm，攪拌時長為2-6小時，滴加的去離子水量為0.5-1.5份，乙醇量為60-100份。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，所述s1中磁力攪拌時，磁力攪拌的速率為300rpm，攪拌時長為3小時，滴加的去離子水量為0.9份，乙醇量為80份。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，所述s2中干燥時，干燥溫度為100-250℃，保溫時間為8-30小時。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，所述s2中干燥時，干燥溫度為180℃，保溫時間為18小時。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法，其特征在于，所述s3中，超聲分散時間5-20min，超聲次數(shù)為5-10次，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000-10000rpm，離心次數(shù)為5-10次，凍干機(jī)的溫度為-60℃-0℃，凍干機(jī)內(nèi)氣壓為0.1-5pa，凍干時間為10-48小時。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢wo2.72納米球的制備方法制備得到氧缺陷氧化鎢wo2.72在環(huán)境治理和能源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。

8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述s2中，白天每隔2.5小時對水源取一次樣，晚上每隔5小時對水源取樣，取樣間隔可根據(jù)亞甲基藍(lán)的濃度變化進(jìn)行調(diào)整；通過分光光度計測定特征波長對應(yīng)的吸收率，直至水源中亞甲基藍(lán)的濃度下降到所加wo2.72的去除極限，若該極限值滿足排放要求，則停止對亞甲基藍(lán)的吸附和光降解處理；若不滿足繼續(xù)向污染水源投放裝有wo2.72去離子水分散液的納米過濾膜。

10.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述s3中，脫附步驟為：超聲分散、磁力攪拌、離心回收具體的參數(shù)如上相同，循環(huán)次數(shù)為2次，繼續(xù)收集離心后的溶液，并回收使用后的wo2.72。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了具有光降解吸附性能的氧缺陷氧化鎢WO<subgt;2.72</subgt;納米球的制備方法，首先利用尿素提供陽離子，將其嵌入氧化鎢形成非化學(xué)計量化合物銨鎢青銅(NH<subgt;4</subgt;)<subgt;0.33</subgt;WO<subgt;3，</subgt;混合溶液中的去離子水提供的OH<supgt;?</supgt;根，將孔洞中的陽離子NH<subgt;4</subgt;<supgt;+</supgt;捕獲析出，促使W的價態(tài)從W<supgt;6+</supgt;還原為W<supgt;5+</supgt;，同時在合成過程中，醇類作為溶劑，一方面提供了合成WO<subgt;2.72</subgt;所需的反應(yīng)介質(zhì)，另一方面通過其與尿素和去離子水的相互作用，控制產(chǎn)物的生長和形貌，合成出最終產(chǎn)物WO<subgt;2.72</subgt;，通過上述方式合成的WO<subgt;2.72</subgt;不僅解決了傳統(tǒng)合成的WO<subgt;2.72</subgt;的團(tuán)聚問題，而且通過精確控制合成條件，實現(xiàn)了對產(chǎn)物形貌和尺寸的精確調(diào)控，提高了產(chǎn)物的吸附和光降解性能。

技術(shù)研發(fā)人員：胡特,方東,易健宏,李烜垠,張朗,王貴芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19