復(fù)合光催化劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于Tioywo3復(fù)合光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用一鍋法制備空 腔核殼結(jié)構(gòu)1102/103復(fù)合光催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，世界范圍內(nèi)環(huán)境污染問題尤為突出，在室外，以日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車 尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物為主要來源的PM 2. 5愈發(fā)嚴(yán)重。在室內(nèi)，由于 不斷的購房裝修問題帶來的污染也很劇烈，裝修材料不外乎采用人造板材、夾心板、膠、漆、 涂料、粘合劑、花崗巖、大理石、瓷磚及石膏等，這些材料多多少少均含有不等的甲醛、苯、 氨、氡等四種污染物，零污染的裝修材料是不存在的。所謂的國家環(huán)保材料，只是上述污染 物在國家允許范圍之內(nèi)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，新裝修的房屋空氣檢測(cè)合格率非常低。利用光催化 技術(shù)凈化能夠有效地將有機(jī)污染物分解轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水，降低室內(nèi)空氣污染， 方便快捷，從而在近年來受到廣泛關(guān)注。
[0003] 半導(dǎo)體光催化劑二氧化鈦來源豐富，無毒，但只有紫外光催化活性，三氧化鎢帶隙 能為2. 5-2. 8eV，能夠捕獲約百分之十二的太陽光譜，包括近500nm的可見光。1102/103復(fù) 合材料可有效的提高電子-空穴對(duì)的分離效率，擴(kuò)大對(duì)太陽光的吸收范圍。同時(shí)，空腔核殼 結(jié)構(gòu)具有對(duì)光的多次反射效應(yīng)，可有效提高對(duì)光能的利用率。合成具有空腔核殼結(jié)構(gòu)TiO2/ WO3復(fù)合材料具有潛在的光催化應(yīng)用前景。
[0004] 目前，核殼結(jié)構(gòu)在納米催化中應(yīng)用較廣，核殼結(jié)構(gòu)催化劑具有比表面積大，能夠提 高光催化技術(shù)中光的利用率的優(yōu)點(diǎn)。但是制備核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合型光催化劑一般采用的方法較 為復(fù)雜，多為兩步法制備，首先制備好一種催化劑然后通過浸漬，光電沉積等方法再附著第 二種催化劑，空腔結(jié)構(gòu)一般通過模板法結(jié)合刻蝕技術(shù)獲得，程序較為繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合光催化劑的制備方法，包 括如下步驟：
[0006] (1)將11(：14溶解于混合醇溶液中得到溶液A ;將WCl 6溶解于乙醇中得到溶液B ; 然后將溶液A和溶液B混合攪拌0. 5-1. 0小時(shí)，制得原料液；
[0007] (2)將原料液轉(zhuǎn)移到以聚四氟乙烯為內(nèi)襯的水熱釜中，控制反應(yīng)溫度在 120-200°C反應(yīng)時(shí)間12-72h，冷卻至室溫，經(jīng)離心洗滌后制得空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合光 催化劑。
[0008] 所述步驟（1)中的混合醇溶液由叔丁醇、乙二醇按體積比為1-9:1混合；優(yōu)選的， 叔丁醇、乙二醇按體積比為1-3:1混合。
[0009] 所述步驟（1)中的11(：14在混合醇溶液中的摩爾濃度為0· 01-0. 15mol/L ;優(yōu)選的， 所述11(：14在混合醇溶液中的摩爾濃度為0. 03-0. 13mol/L。
[0010] 所述步驟⑴中的WCl6和TiCl4的摩爾比為1-10:1。
[0011] 所述步驟⑴中的沉16在乙醇中的摩爾濃度為0.025-0. 15mol/L ;優(yōu)選的，所述 賈：16在乙醇中的摩爾濃度為0· 05-0. 12mol/L〇
[0012] 所述步驟（2)中的原料液占水熱釜體積的80%以上。
[0013] 所述步驟（2)中的反應(yīng)溫度為160°C、反應(yīng)時(shí)間48h。
[0014] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合光催化劑，通過上述 方法制得的催化劑的粒徑為l-2um，空腔直徑為150-200nm，核殼形貌外表面均勻生長著小 顆粒附著（小顆粒為Ti、W)的納米針狀結(jié)構(gòu)，Ti、W元素均勻分布在催化劑結(jié)構(gòu)中，催化劑 的比表面積達(dá)到138-203m2/g。
[0015] 本發(fā)明的再一目的在于提供所述空腔核殼結(jié)構(gòu)1102/103復(fù)合光催化劑在室內(nèi)污 染物乙醛的光催化降解中的應(yīng)用。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果如下：
[0017] 本發(fā)明基于溶劑熱方法，通過改變?cè)弦航M分、溶劑熱時(shí)間及溫度可制備空腔核 殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合光催化劑。本發(fā)明通過采用一鍋法制備空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W0 3復(fù)合光 催化劑，該制備方法無需硬模板劑、簡便快捷、可控性強(qiáng)。制備所得Ti02/W03復(fù)合光催化劑 具有較大的比表面積，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，光生電子-空穴分離效率高，光催化氧化性強(qiáng)，可將其應(yīng) 用于室內(nèi)污染物乙醛的光催化降解。
【附圖說明】
[0018] 圖1實(shí)施例2制備的催化劑樣品（a)和經(jīng)550 °C馬弗爐中焙燒3h后催化劑（b)的 X-射線晶體衍射圖；
[0019] 圖2實(shí)施例2樣品的掃描電子顯微鏡圖（a)和透射電子顯微鏡圖（b);實(shí)施例3樣 品的掃描電子顯微鏡圖（c);實(shí)施例5樣品的掃描電子顯微鏡圖（d)
[0020] 圖3實(shí)施例2樣品的氮?dú)馕摳降葴厍€（a)及孔徑分布圖（b);
[0021] 圖4實(shí)施例2, 3, 5樣品對(duì)乙醛的光催化降解活性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 水浴條件下，將140uL(l. 27mmol)的四氯化鈦加入到20mL叔丁醇，20mL乙二醇中， 劇烈攪拌至四氯化鈦完全溶解形成透明溶液，將LOg六氯化鎢（2. 52mmol)溶解在50mL 無水乙醇中，然后將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜體積約90% )，在 160°C保持48h后自然冷卻至室溫，離心洗滌后即制得空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合型光催化 劑。
[0025] 測(cè)試結(jié)果：所制備催化劑形貌為具有空腔的核殼結(jié)構(gòu)，球形外表面生長附著小顆 粒的針狀結(jié)構(gòu)，核殼球粒徑約l-2um，空腔直徑約200nm，催化劑比表面約189m2/g，形貌較均 〇
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 水浴條件下，將140uL(l. 27mmol)的四氯化鈦加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 劇烈攪拌至四氯化鈦完全溶解形成透明溶液，將LOg六氯化鎢（2. 52mmol)溶解在50mL 無水乙醇中，然后將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜體積約90% )，在 160°C保持48h后自然冷卻至室溫，離心洗滌后即制得空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合型光催化 劑。
[0028] 測(cè)試結(jié)果：通過SEM和TEM圖譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)催化劑形貌為具有空腔的核殼結(jié)構(gòu)，球 形外表面生長附著小顆粒的針狀結(jié)構(gòu)，核殼球粒徑約l-2um，空腔直徑約200nm，催化劑比 表面約為203m2/g，形貌較均一。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 水浴條件下，將280uL(2. 54mmol)的四氯化鈦加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 劇烈攪拌至四氯化鈦完全溶解形成透明溶液，將〇.5g六氯化鎢（1.26mm〇l)溶解在50mL 無水乙醇中，然后將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜體積約90% )，在 160°C保持48h后自然冷卻至室溫，離心洗滌后即制得空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合型光催化 劑。
[0031] 測(cè)試結(jié)果：通過掃描電子顯微鏡（SEM)觀察，催化劑為具有核殼的球形結(jié)構(gòu)，外表 面為小顆粒附著，催化劑比表面約為165m2/g針狀結(jié)構(gòu)消失。
[0032] 實(shí)施例4
[0033] 水浴條件下，將560uL(5. 08mmol)的四氯化鈦加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 劇烈攪拌至四氯化鈦完全溶解形成透明溶液，將LOg六氯化鎢（2. 52mmol)溶解在50mL 無水乙醇中，然后將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜體積約90% )，在 160°C保持48h后自然冷卻至室溫，離心洗滌后即制得空腔核殼結(jié)構(gòu)Ti02/W03復(fù)合型光催化 劑。
[0034] 測(cè)試結(jié)果：通過SEM測(cè)試，發(fā)現(xiàn)催化劑形貌為具有空腔的