CN102407104A - 介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法：制备介孔三氧化钨：取KIT-6作为硅基模板溶于乙醇中搅拌，加入磷钨酸搅拌，蒸干后焙烧，用HF去除硅基板，用去离子水和乙醇混合液洗涤过滤，干燥得到产品m-WO₃；制备钼溶胶：取钼酸铵溶于去离子水中搅拌，滴加盐酸搅拌，制备好溶液待用；制备介孔钼负载三氧化钨：取钼溶胶导入烧杯中搅拌加入m-WO₃，把混合液移入到高压反应釜中晶化，冷却过滤，用去离子水和乙醇洗涤好再干燥，得到产品。本发明制备方法得到的介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂能够有效地利用可见光，快速、有效的降解含酚废水，回收率高，无二次污染，是一种绿色的光催化剂。

Description

介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于半导体光催化剂制备工艺技术领域，具体涉及一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化作为一种新型的废水处理技术在有机废水的深度处理方面已显示出广阔的应用前景，它以彻底矿化有机污染物为显著优点而受到国内外研究者的普遍关注。光催化过程具有对有机物的降解几乎无选择性，能彻底矿化有机污染物，无二次污染，设备简单，投资少，效果好等独特的优点。

光催化氧化技术是半导体催化剂通过太阳光或紫外光作用产生氧化能力很强的·OH自由基将有机污染物降解为H₂O、CO₂。该技术具有对有机物的降解选择性低、价廉易得、可回收重复利用、运行费用低等特点。传统的光催化氧化技术采用TiO₂为催化剂，具有价廉、无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好、易于回收的特点。但是，由于TiO₂的能带带隙较宽(约为3.2ev)，需要能量较高的紫外光才能使其价带中的电子受激发，而表现出光催化活性。而在自然界中，太阳光中的紫外线辐射含量较低，只占太阳光总照度的6.5％左右，对太阳光的利用率较低。另外，光生电子和电子空穴的复合也导致光量子产率低，限制了该技术在实际中的应用。

研究发现，钨系催化剂具有良好的催化性能，其中WO₃由于其廉价及易得的优点受到青睐，WO₃的能带带隙较窄(2.4eV-2.8eV)，能够充分利用可见光，但其氧化还原能力较弱，通过改变WO₃结构和负载其他金属可进一步提高光响应范围及光催化性能。介孔结构光催化剂具有比表面积大和孔道有序的特点，在光催化氧化过程中可以减少光生电子和电子空穴的复合，有效提高光催化活性。现有技术尚未公开具有大比表面积和有序孔道的介孔纳米钼负载三氧化钨光催化剂的合成方法。

发明内容

发明目的：本发明为了解决现有技术的不足，提供一种有效的可见光下具有高催化活性的介孔钼负载三氧化钨的制备方法，主要是解决三氧化钨光催化剂活性低的难题，提高光催化剂的催化活性，并拓展光催化剂的适用领域。

技术方案：一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO₃来表示介孔三氧化钨：

取KIT-6作为硅基模板溶于乙醇中，以500-1000rpm的转速搅拌处理0.2-0.8h，再向溶液中加入磷钨酸，继续搅拌1.5-2.5h，然后在20-30℃把溶剂蒸干得到白色粉末，把得到的产品在500-600℃条件下焙烧4.5-5.5h，用HF把硅基板去除，过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤1-5次，过滤，在105-115℃干燥0.6-1.4h得到产品m-WO₃，准备待用；

2)钼溶胶的制备：

取钼酸铵溶于去离子水中，以500-1000rpm的转速的磁力搅拌器处理0.2-0.8h，然后向溶液中滴加盐酸，继续搅拌1.5-2.5h，制备好溶液待用；

3)介孔钼负载三氧化钨的制备，用m-Mo/WO₃来表示介孔钼负载三氧化钨：

取钼溶胶导入烧杯中，在500-1000rpm转速的搅拌条件下，加入m-WO₃，继续搅拌1.5-2.5h，再把混合液移入到高压反应釜中在175-185℃条件下晶化10-14h，自然条件下冷却至室温，最后过滤，用去离子水和乙醇分别洗涤1-5次，75-85℃条件下干燥1.5-2.5h，得到所述的产品m-Mo/WO₃。

有益效果：本发明有效的解决了三氧化钨光催化活性低的难题，用本发明制备的光催化剂具有极高的光催化活性，本发明通过改变催化剂的结构提高其光催化性能，钼负载中孔三氧化钨能够用有效的利用可见光，拓展了三氧化钨的光响应范围，本催化剂能够快速、有效的降解含酚废水，回收率高，不造成二次污染，是一种绿色的光催化剂。

具体实施方式

实施例1

一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO₃来表示介孔三氧化钨：

取1.0g的自制KIT-6作为硅基模板溶于60mL的乙醇中，以500rpm的转速的磁力搅拌器处理0.2h，再向溶液中加入3.0g的磷钨酸，继续搅拌1.5h，然后在20℃把溶剂蒸干得到白色粉末。把得到的产品放到马弗炉里在500℃条件下焙烧4.5h。用2mol/L的HF把硅基板去除，然后过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤1次，过滤，在105℃干燥0.6h得到产品m-WO₃，准备待用。

2)钼溶胶的制备：

取2g钼酸铵溶于20mL的去离子水中，以500rpm的转速的磁力搅拌器处理0.2h，然后向溶液中滴加加2mL3mol/L的盐酸，继续搅拌1.5h，制备好溶液待用。

3)介孔钼负载三氧化钨上的制备，用m-Mo/WO₃来表示介孔钼负载三氧化钨：

取1mL的钼溶胶导入50mL的烧杯中，在500rpm的转速的磁力搅拌器处理的条件下，加入1g的m-WO₃，继续搅拌1.5h。再把混合液移入到高压反应釜中在175℃条件下晶化10h，自然条件下冷却至室温，最后过滤，用去离子水和乙醇分别洗涤1次，75℃条件下干燥1.5h，得到目的产品m-Mo/WO₃。

实施例2

一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO₃来表示介孔三氧化钨：

取1.0g的自制KIT-6作为硅基模板溶于60mL的乙醇中，以500-1000rpm的转速的磁力搅拌器处理0.5h，再向溶液中加入3.0g的磷钨酸，继续搅拌2h，然后在25℃把溶剂蒸干得到白色粉末。把得到的产品放到马弗炉里在550℃条件下焙烧5h。用2mol/L的HF把硅基板去除，然后过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤3次，过滤，在110℃干燥1h得到产品m-WO₃，准备待用。

2)钼溶胶的制备：

取2g钼酸铵溶于20mL的去离子水中，以750rpm的转速的磁力搅拌器处理0.5h，然后向溶液中滴加加2mL3mol/L的盐酸，继续搅拌2h，制备好溶液待用。

3)介孔钼负载三氧化钨上的制备，用m-Mo/WO₃来表示介孔钼负载三氧化钨：

取1mL的钼溶胶导入50mL的烧杯中，在750rpm的转速的磁力搅拌器处理的条件下，加入1g的m-WO₃，继续搅拌2h。再把混合液移入到高压反应釜中在180℃条件下晶化12h，自然条件下冷却至室温，最后过滤，用去离子水和乙醇分别3次洗涤，80℃条件下干燥2h，得到目的产品m-Mo/WO₃。

实施例3

一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO₃来表示介孔三氧化钨：

取1.0g的自制KIT-6作为硅基模板溶于60mL的乙醇中，以1000rpm的转速的磁力搅拌器处理0.8h，再向溶液中加入3.0g的磷钨酸，继续搅拌2.5h，然后在30℃把溶剂蒸干得到白色粉末。把得到的产品放到马弗炉里在600℃条件下焙烧5.5h。用2mol/L的HF把硅基板去除，然后过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤5次，过滤，在115℃干燥1.4h得到产品m-WO₃，准备待用。

2)钼溶胶的制备：

取2g钼酸铵溶于20mL的去离子水中，以1000rpm的转速的磁力搅拌器处理0.8h，然后向溶液中滴加加2mL3mol/L的盐酸，继续搅拌2.5h，制备好溶液待用。

3)介孔钼负载三氧化钨上的制备，用m-Mo/WO₃来表示介孔钼负载三氧化钨：

取1mL的钼溶胶导入50mL的烧杯中，在1000rpm的转速的磁力搅拌器处理的条件下，加入1g的m-WO₃，继续搅拌2.5h。再把混合液移入到高压反应釜中在185℃条件下晶化14h，自然条件下冷却至室温，最后过滤，用去离子水和乙醇分别洗涤5次，85℃条件下干燥2.5h，得到目的产品m-Mo/WO₃。

Claims (1)

1.一种介孔纳米钼负载三氧化钨高效光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)介孔三氧化钨的制备，用m-WO₃来表示介孔三氧化钨：

取KIT-6作为硅基模板溶于乙醇中，以500-1000rpm的转速搅拌处理0.2-0.8h，再向溶液中加入磷钨酸，继续搅拌1.5-2.5h，然后在20-30℃把溶剂蒸干得到白色粉末，把得到的产品在500-600℃条件下焙烧4.5-5.5h，用HF把硅基板去除，过滤得到产品，再用去离子水和乙醇混合液洗涤1-5次，过滤，在105-115℃干燥0.6-1.4h得到产品m-WO₃，准备待用；

2)钼溶胶的制备：

取钼酸铵溶于去离子水中，以500-1000rpm的转速的磁力搅拌器处理0.2-0.8h，然后向溶液中滴加盐酸，继续搅拌1.5-2.5h，制备好溶液待用；

3)介孔钼负载三氧化钨的制备，用m-Mo/WO₃来表示介孔钼负载三氧化钨：

取钼溶胶导入烧杯中，在500-1000rpm转速的搅拌条件下，加入m-WO₃，继续搅拌1.5-2.5h，再把混合液移入到高压反应釜中在175-185℃条件下晶化10-14h，自然条件下冷却至室温，最后过滤，用去离子水和乙醇分别洗涤1-5次，75-85℃条件下干燥1.5-2.5h，得到所述的产品m-Mo/WO₃。