CN107282038B - 一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107282038B CN107282038B CN201710620373.2A CN201710620373A CN107282038B CN 107282038 B CN107282038 B CN 107282038B CN 201710620373 A CN201710620373 A CN 201710620373A CN 107282038 B CN107282038 B CN 107282038B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acid
- treatment
- solution
- tungsten
- composite photocatalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 54
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 35
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 claims abstract description 18
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 claims abstract description 18
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 claims abstract description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 39
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 20
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 16
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 claims description 12
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 claims description 12
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 10
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical group [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 9
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229940005991 chloric acid Drugs 0.000 claims description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 7
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- IYDGMDWEHDFVQI-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;trioxotungsten Chemical compound O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.O=[W](=O)=O.OP(O)(O)=O IYDGMDWEHDFVQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 4
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 4
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 3
- CGFYHILWFSGVJS-UHFFFAOYSA-N silicic acid;trioxotungsten Chemical compound O[Si](O)(O)O.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1.O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 CGFYHILWFSGVJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 titanium halide Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N tungstate Chemical compound [O-][W]([O-])(=O)=O PBYZMCDFOULPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DMHKMMLZKROINL-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[W+2]=O.[O-2].[O-2] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[W+2]=O.[O-2].[O-2] DMHKMMLZKROINL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 10
- 239000011218 binary composite Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 71
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 39
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 23
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 23
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 22
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 15
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 12
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 10
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 9
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- ZKIHCVGCBDREBT-UHFFFAOYSA-N [F].[W] Chemical compound [F].[W] ZKIHCVGCBDREBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 8
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 8
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 7
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 6
- 230000035943 smell Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 1
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010342 TiF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010386 TiI4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000013742 energy transducer activity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- UBZYKBZMAMTNKW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrabromide Chemical compound Br[Ti](Br)(Br)Br UBZYKBZMAMTNKW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- NLLZTRMHNHVXJJ-UHFFFAOYSA-J titanium tetraiodide Chemical compound I[Ti](I)(I)I NLLZTRMHNHVXJJ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N trimethylxanthine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/30—Tungsten
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法，制备方法包括步骤：A、将钛化合物溶解并过滤形成均一的钛化合物溶液；B、加入沉淀剂进行沉淀，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；C、加入钨源，并进行搅拌；D、对混合液体进行光电催化处理、光敏化处理或者化学修饰处理；E、加入氧化剂和沉淀剂，继续沉淀，形成透明胶体；F、对所述透明胶体进行热处理，然后进行回流形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。本发明添加钨源最终形成二元复合光触媒，降低了禁带宽度。本发明还通过光敏化、光电催化或化学修饰等手段改善了粒子结构，形成微介孔粒子，改善粒子表面状态，加强表面对光子的扑捉效率。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
光催化作为一种新型的废水处理技术，其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。光触媒也广泛应用于建筑装修市场和室内车内，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和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。
各研究所和各大高校分别针对光触媒材料的性质改性做了很多研究，提高其扑捉光子的效率，抑制电子空穴对的复合，提高电子从价带跃迁至导带的利用率是重要的提高光催化活性的途径。
传统光触媒主要存在以下缺陷：
1、粒子的性质与其尺寸有着非常重要的关系，小尺寸纳米粒子能够在能源、环境、催化等方面展现更加优异的性质。纳米粒子由于表面原子配位不足、粒径小、比表面积大等使其常具有高的表面活性，因而作为一种热力学不稳定体系，常会发生团聚现象。
2、传统光触媒二氧化钛禁带宽度在3.2ev过宽的禁带宽度，使得电子从价带跃迁至导带需要更高的能量。对光照强度的要求就只能在紫外强度。
3、对于光触媒二氧化钛结构，无论是锐钛型还是金红石型存在的晶体缺陷所引导的光催化效果都是局限的。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法，旨在解决传统光触媒材料不稳定、光催化效果有限等问题。
本发明的技术方案如下：
一种氧化钨氧化钛复合光催化剂的制备方法，其包括步骤：
A、将钛化合物溶解并过滤形成均一的钛化合物溶液；
B、加入沉淀剂进行沉淀，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；
C、加入钨源，并进行搅拌；
D、对混合液体进行光电催化处理、光敏化处理或者化学修饰处理；
E、加入氧化剂和沉淀剂，继续沉淀，形成透明胶体；
F、对所述透明胶体进行热处理，然后进行回流形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
优选的，所述钛化合物为卤化钛。
优选的，所述步骤B中的沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠中的至少一种。
优选的，所述步骤B中的有机酸为柠檬酸、酒石酸、乙醇酸中的至少一种，抑制剂为磷酸二氢铵、硬脂酸醇溶液、二乙醇胺、三乙醇胺、硝酸、冰醋酸、环己烷、乙醇中的至少一种。
优选的，所述步骤C中的钨源为磷钨酸、硅钨酸、磷钨酸铵、同多钨酸盐、杂多金属钨酸盐中的至少一种。
优选的，所述步骤D中的光电催化处理包括：
将半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，光照强度为50W-100W，光电催化作用时间为30min或以上。
优选的，所述步骤D中的光敏化处理包括：
用叶绿素提取液浸泡混合液体16-24h，然后进行真空干燥。
优选的，所述步骤D中的化学修饰处理包括：
添加化学试剂对混合液体进行修饰，所添加的化学试剂为十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述步骤E中的氧化剂为氯酸、高锰酸、硝酸中的至少一种，沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠、乙醇中的至少一种。
一种氧化钨氧化钛复合光催化剂，其采用如上任一项所述的制备方法制成。
有益效果：本发明添加钨源最终形成二元复合光触媒，降低了禁带宽度。本发明还通过光敏化、光电催化或化学修饰等手段改善了粒子结构，形成微介孔粒子，改善粒子表面状态，加强表面对光子的扑捉效率。
具体实施方式
本发明提供一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种氧化钨氧化钛复合光催化剂的制备方法，其包括步骤：
S1、将钛化合物溶解并过滤形成均一的钛化合物溶液；
S2、加入沉淀剂进行沉淀，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；
S3、加入钨源，并进行搅拌；
S4、对混合液体进行光电催化处理、光敏化处理或者化学修饰处理；
S5、加入氧化剂和沉淀剂，继续沉淀，形成透明胶体；
S6、对所述透明胶体进行热处理，然后进行回流形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
在所述步骤S1中，所述钛化合物为卤化钛，例如具体为TiBr4、TiI4、TiF4或TiCl4。具体可将其溶解在水中，然后采用真空过滤器进行过滤，形成均一的钛化合物溶液，真空压力在40～100KPa。例如将20～50g固态无机钛化合物溶解在100ml水中，然后进行过滤。
在所述步骤S2中，沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠中的至少一种。沉淀剂的质量浓度优选为10％。沉淀均匀析出后，加入有机酸，再加入抑制剂，形成混浊的胶体溶液。其中有机酸为柠檬酸、酒石酸、乙醇酸中的至少一种，即为上述的一种或几种组合。抑制剂为磷酸二氢铵、硬脂酸醇溶液、二乙醇胺、三乙醇胺、硝酸、冰醋酸、环己烷、乙醇中的至少一种，即为上述的一种或几种组合。
在所述步骤S3中，加入钨源，同时可加入其它原料共同搅拌。钨源为磷钨酸、硅钨酸、磷钨酸铵、同多钨酸盐、杂多金属钨酸盐中的至少一种。例如加入磷酸二氢铵和磷钨酸铵，溶解在水中，搅拌0.5～2h得到混合液体。
优选的，所述步骤S4中的光电催化处理包括：
将半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，光照强度为50W-100W，光电催化作用时间为30min或以上。采用上述光电催化处理修饰材料表面(外加电压为1V，误差范围为正负0.2V，光照强度为50W～100W,光电催化作用时间30min以上)，提高光子扑捉率。
优选的，所述步骤S4中的光敏化处理包括：
用叶绿素提取液浸泡混合液体16-24h，然后进行真空干燥。具体是可以先使用研磨剂(按质量比，石英砂：碳酸钙：丙酮＝1：1：1)研磨绿叶提取叶绿素形成叶绿素提取液，再用叶绿素提取液作用上步骤形成的混合液体，作用时长在16至24小时。
优选的，所述步骤S4中的化学修饰处理包括：
添加化学试剂对混合液体进行表面修饰，所选用的化学试剂优选为十二烷基苯磺酸钠，添加的质量比例为所形成混合液体的十分之一，表面修饰时长为24小时以上。
在所述步骤S5中，加入氧化剂和沉淀剂，继续沉淀，形成透明胶体。
所述步骤S5中的氧化剂为氯酸、高锰酸、硝酸中的至少一种，沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠、乙醇中的至少一种。氧化剂为分析纯。所形成的透明胶体为白色透明胶体。
最后，对所述胶体溶液进行热处理，然后进行回流，例如进行2次回流，其中第1次回流时间为20～30min，温度为40～60℃，第2次回流时间为1～2h，温度为60～100℃，回流过程中无水乙醇缓慢挥发。最后进行超声波搅拌6h～12h，再溶解形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
本发明还提供一种氧化钨氧化钛复合光催化剂，其采用如上任一项所述的制备方法制成。
实施例一
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiBr4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％乙醇酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂无水乙醇和环己烷的混合液(二者质量比例可以为1:1)，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、再向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，20g磷钨酸铵(钨源)，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光电催化处理：将四氟乙烯反应釜中的混合液体转移至配制好的电化学反应电磁当中，催化时间30min，光照强度50w紫外灯。具体包括：半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，电场协助光电催化作用，减少光生电子与空穴的复合率。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂氯酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例二
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiBr4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％氢氧化钠溶液50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％酒石酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂三乙醇胺和磷酸二氢铵的混合液(二者质量比例可以为1:1)，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，杂多金属钨酸盐20ml，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光敏化处理：
光敏化催化剂的制备:取5g新鲜的绿叶，洗净，除去中脉，快速切碎，放入研钵，在研钵中加入5g石英砂、5g碳酸钙和5mL丙酮，在室温下研制成糊状；过滤后得到粗制的叶绿素提取液。用5mL叶绿素提取液浸泡反应釜中混合液体24h，真空干燥后即可得到光敏化处理后的钛钨基溶液。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂氯酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例三
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiI4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％氨水50ml，以1ml/s的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％的酒石酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂二乙醇胺，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，硅钨酸盐(钨源)20ml，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光电催化处理：将四氟乙烯反应釜中的混合液体转移至配制好的电化学反应电磁当中，催化时间30min，光照强度50w紫外灯。具体包括：半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，电场协助光电催化作用，减少光生电子与空穴的复合率。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂高锰酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例四
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiI4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％氢氧化钠50ml，以1ml/s的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％乙醇酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂混合液三乙醇胺和磷酸二氢铵的混合液(二者质量比例可以为1:1)，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，硅钨酸盐(钨源)20ml，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光敏化处理：
光敏化催化剂的制备:取5g新鲜的绿叶，洗净，除去中脉，快速切碎，放入研钵，在研钵中加入5g石英砂、5g碳酸钙和5mL丙酮，在室温下研制成糊状；过滤后得到粗制的叶绿素提取液。用5mL叶绿素提取液浸泡反应釜中混合液体24h，真空干燥后即可得到光敏化处理后的钛钨基溶液。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂高锰酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例五
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiF4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％氨水溶液50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％乙醇酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂硬脂酸醇溶液，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，磷钨酸铵20g，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光电催化处理：将四氟乙烯反应釜中的混合液体转移至配制好的电化学反应电磁当中，催化时间30min，光照强度50w紫外灯。具体包括：半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，电场协助光电催化作用，减少光生电子与空穴的复合率。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂硝酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例六
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiF4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入质量浓度为10％氢氧化钠50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入质量浓度为5％的柠檬酸10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂三乙醇胺溶液，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，同多钨酸盐20g，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、光敏化处理：
光敏化催化剂的制备:取5g新鲜的绿叶，洗净，除去中脉，快速切碎，放入研钵，在研钵中加入5g石英砂、5g碳酸钙和5mL丙酮，在室温下研制成糊状；过滤后得到粗制的叶绿素提取液。用5mL叶绿素提取液浸泡反应釜中混合液体24h，真空干燥后即可得到光敏化处理后的钛钨基溶液。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂硝酸进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例七
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiCl4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入(质量浓度为10％CO(NH2)2、质量浓度为10％氨水、质量浓度为10％氢氧化钠)混合溶液50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入一定有机酸AR(质量浓度为5％柠檬酸、质量浓度为5％酒石酸、质量浓度为5％乙醇酸)共10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂(含硝酸、冰醋酸和环己烷，质量比为1:1:1)，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，磷钨酸20ml，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、添加阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或采用光电催化，添加比例为与无机钛化合物之质量比为1:30。十二烷基苯磺酸钠有效分散产物有助于防止团聚。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂(氯酸、硝酸、高锰酸，三种质量比为1:1:1)进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
实施例八
步骤1、用电子比重秤称取30g无机钛化合物TiCl4，加水溶解在100ml烧杯中。
步骤2、采用真空过滤器在过滤介质底侧抽真空，真空压力为60kpa，形成均一的钛化合物溶液。
步骤3、加入(质量浓度为10％CO(NH2)2、质量浓度为10％氨水、质量浓度为10％氢氧化钠)混合溶液50ml，以1滴/秒的速度缓慢添加，此时会逐渐出现均匀沉淀，沉淀均匀析出后，转入到三口瓶中，加热搅拌30min，当温度上升到60℃时，缓慢加入蒸馏水，加入有机酸AR(质量浓度为5％柠檬酸、质量浓度为5％酒石酸、质量浓度为5％乙醇酸)共10ml，利用溶液中阴离子、金属粒子和有机酸形成竞争反应，在无机纳米层的金属粒子和非金属粒子形成表面修饰层，得到表面修饰的无机纳米溶胶，再加入10ml抑制剂(硝酸、冰醋酸、环己烷，三者质量比为1:1:1)，形成混浊的胶体溶液。
步骤4、在向三口瓶中加入质量分数为15％的磷酸二氢铵20ml，磷钨酸20ml，质量分数为20％的硝酸10ml，对于液体物料以2ml/s的速度滴入三口瓶中。
步骤5、滴定结束后，高速搅拌，搅拌速度以不产生气泡和飞溅为准持续，搅拌时间为1h，将混合液体转移至四氟乙烯反应釜中。
步骤6、添加阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或采用光电催化，添加比例为与无机钛化合物之质量比为1:30。十二烷基苯磺酸钠有效分散产物有助于防止团聚。
步骤7、向四氟乙烯反应釜中加入5g强氧化剂(氯酸、硝酸、高锰酸，三种质量比为1:1:1)进行修饰。
步骤8、将CO(NH2)2、无水乙醇添加到四氟乙烯反应釜中继续沉淀，形成白色的透明胶体。例如添加质量浓度为10％CO(NH2)2溶液50ml和20ml无水乙醇。
步骤9、所得白色的胶体溶液，再经过2次回流，其中第一次回流时间为30min，回流温度为50℃，第2次回流时间为1.5h，回流温度为80℃，最后进行离心(超声离心，时间为12h)、干燥，最终形成氧化钨氧化钛复合光催化剂。
本发明对得到的氟钨共掺杂光触媒进行了测试。测试性能包括对有害物甲醛分解测试，有机物亚甲基蓝甲基橙进行了降解效率测试，杀菌效果测试，气味烟雾测试。
有机物甲基蓝甲基橙降解效率，测试方法：
实验参数：圆柱形玻璃反应器500ml，光源50-300w，恒温水槽水温25±2℃，甲基橙溶解比例为1：500ml，二氧化钛溶解浓度为1％。甲基橙标准溶液混合比例为甲基橙溶液：二氧化钛溶液＝10：1。
实验说明和实验步骤
a、光催化降解甲基橙的试验装置为圆柱形玻璃反应器，放置于恒温水槽中，温度保持在25±2℃，光源为50-300w高压紫外灯，置于圆柱形玻璃反应器中间，反应过程中持续曝气。
b、将已配制好的甲基橙标准溶液及光触媒粉末加入圆柱形玻璃反应器中，持续曝气，使光触媒粉末均匀分散在甲基橙标准溶液中，同时，高压紫外灯进行预热，30min后将圆柱形玻璃反应器放置于恒温水槽中，紫外灯放置在反应器中间；
c、每隔一定时间后取样。用黑色不透光处理，几小时后出现一定数量的样品，对比几组样品的颜色。
同时对甲基橙浓度进行了分析
d、重复实验多次得到浓度曲线图。
e、实验结果：甲基橙浓度变化如表一所示：
表一
针对亚甲基蓝的分解效率。
步骤1、首先选用2块玻璃片，一块涂覆氟钨共掺杂光触媒，另一块不做处理。
步骤2、将2块玻璃片都滴上一滴亚甲基蓝溶液(溶液浓度1％)。
步骤3、将2块玻璃片置于紫外光50w下光照。
步骤4、对比2块玻璃片上的亚甲基蓝的变化。
步骤5、记录时间。
实验结果表明：氟钨共掺杂光触媒在紫外光作用下将亚甲基蓝分解完全，而不做处理的亚甲基蓝在紫外光作用下不能将其分解，具体如表二所示。
表二
附着力分析：
步骤1、取2块玻璃片，分别均匀涂覆氟钨共掺杂光触媒和国内传统光触媒。
步骤2、观察两个玻璃片上涂覆物的外观。
步骤3、1～2h后等涂覆物干燥。
结果分析：传统光触媒涂覆其上，会出现白色负载物，而氟钨共掺杂光触媒涂覆其上，形成一种纳米膜层。干燥过后用水冲刷清洗，传统光触媒会出现脱附现象，从而会影响催化效率：而氟钨共掺杂光触媒不会受其影响，继续发挥有效稳定的光催化性质。
氟钨共掺杂光触媒对烟雾烟味的分解效率
实验装置由暗盒，左右对称的紫外灯，密封透明玻璃容器盖，抽烟压气管组成，单向节流阀。
(1)烟雾
a、暗盒内部对称联通，外接抽烟压气口(带有单向节流阀)，首先安装内部暗盒和完全一致的紫外灯。
b、在1个紫外灯上采用喷涂方式，喷均匀喷涂本发明的光触媒，另一个不喷，静置，稳定固化成膜。
c、盖上玻璃容器盖，连接外接抽烟压气管，点上香烟，压气，在短时间内使像雾弥漫两个容器。
d、打开紫外灯开关，观察烟雾.
e、结果：有光触媒的一方烟雾消散速度很快几十秒就基本消失完全，而另个未涂光触媒的烟雾还是很浓，基本没有属于自然消散；调换两个容器瓶的位置，发现，未消散烟雾迅速消散。结果表面：本发明的光触媒对烟雾有很强的消散作用。
(2)烟味
同烟雾实验基本一致，不同的是压完烟气后，隔离联通管，隔离两个装置，1-2h后打开两个容器闻两个容器内的气味(顺序为先闻有光触媒的一方)。
结果表明：没光触媒的一方气味于普通烟味没有什么区别，而有光触媒的一方气味不同，刺激性明显减少，这说明本发明的光触媒分解了烟雾中的有机物。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种氧化钨氧化钛复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、将钛化合物溶解并过滤形成均一的钛化合物溶液；
B、加入沉淀剂进行沉淀，再加入有机酸和抑制剂形成胶体溶液；
C、加入钨源，并进行搅拌；
D、对混合液体进行光电催化处理、光敏化处理或者化学修饰处理；
E、加入氧化剂和沉淀剂，继续沉淀，形成透明胶体；
F、对所述透明胶体进行热处理，然后进行回流形成氧化钨氧化钛复合光催化剂；
所述步骤D中的光电催化处理包括：
将半导体氧化薄膜作为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，光照强度为50W-100W，光电催化作用时间为30min或以上；
所述步骤D中的光敏化处理包括：
用叶绿素提取液浸泡混合液体16-24h，然后进行真空干燥；
所述步骤D中的化学修饰处理包括：
添加化学试剂对混合液体进行修饰，所添加的化学试剂为十二烷基苯磺酸钠。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛化合物为卤化钛。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的有机酸为柠檬酸、酒石酸、乙醇酸中的至少一种，抑制剂为磷酸二氢铵、硬脂酸醇溶液、二乙醇胺、三乙醇胺、硝酸、冰醋酸、环己烷、乙醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中的钨源为磷钨酸、硅钨酸、磷钨酸铵、同多钨酸盐、杂多金属钨酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤E中的氧化剂为氯酸、高锰酸、硝酸中的至少一种，沉淀剂为CO(NH2)2、氨水、氢氧化钠、乙醇中的至少一种。
7.一种氧化钨氧化钛复合光催化剂，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的制备方法制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710620373.2A CN107282038B (zh) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | 一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710620373.2A CN107282038B (zh) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | 一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107282038A CN107282038A (zh) | 2017-10-24 |
| CN107282038B true CN107282038B (zh) | 2019-12-17 |
Family
ID=60102799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710620373.2A Expired - Fee Related CN107282038B (zh) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | 一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107282038B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109174129B (zh) * | 2018-09-17 | 2020-04-14 | 浙江大学 | 一种双敏化二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
| CN109453760A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-12 | 江西慧骅科技有限公司 | 一种WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂及其制备方法 |
| CN116328834B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-10-01 | 广东工业大学 | 一种基于表面活性剂和叶绿素联用降解PPCPs的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609824B1 (ko) * | 2005-07-08 | 2006-08-08 | (주)켐웰텍 | 광촉매 코팅 황토볼의 제조방법 |
| CN101792117A (zh) * | 2010-02-23 | 2010-08-04 | 武汉理工大学 | 钨掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛复合粉末的制备方法 |
| CN102284284A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-21 | 南昌航空大学 | 一种直接法制备具有可见光响应的分子印迹型TiO2/WO3复合光催化剂的方法 |
| CN103191721A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-10 | 天津大学 | 三氧化钨/二氧化钛核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CN106732586A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 俞潮军 | 一种高效可见光复合光催化剂 |
-
2017
- 2017-07-26 CN CN201710620373.2A patent/CN107282038B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609824B1 (ko) * | 2005-07-08 | 2006-08-08 | (주)켐웰텍 | 광촉매 코팅 황토볼의 제조방법 |
| CN101792117A (zh) * | 2010-02-23 | 2010-08-04 | 武汉理工大学 | 钨掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛复合粉末的制备方法 |
| CN102284284A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-21 | 南昌航空大学 | 一种直接法制备具有可见光响应的分子印迹型TiO2/WO3复合光催化剂的方法 |
| CN103191721A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-10 | 天津大学 | 三氧化钨/二氧化钛核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CN106732586A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 俞潮军 | 一种高效可见光复合光催化剂 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107282038A (zh) | 2017-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107282038B (zh) | 一种氧化钨氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN102380366B (zh) | 铋、硅共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备、应用 | |
| CN105582916B (zh) | 一种二氧化钛依次沉积纳米金和铑的光催化剂的制备方法 | |
| Zang et al. | Photochemistry of semiconductor particles. Part 4.—effects of surface condition on the photodegradation of 2, 4-dichlorophenol catalysed by TiO2 suspensions | |
| CN106560243B (zh) | 一种抗菌金属离子/载钛羟基磷灰石纳米光催化剂及其制备方法 | |
| KR20120084438A (ko) | 결정질 이산화티타늄 코어-비정질 이산화티타늄 쉘 형태의 이산화티타늄 광촉매, 그 제조방법 및 상기 이산화티타늄 광촉매를 포함한 친수성 코팅제 | |
| CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
| CN107096519A (zh) | 一种铂掺杂纳米二氧化钛光催化剂 | |
| CN108636395A (zh) | 一种弱可见光响应的复合光催化剂及其制备和应用 | |
| CN111111653A (zh) | 一种贵金属/石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及其在空气净化中的应用 | |
| CN104624211A (zh) | 一种可见光响应的复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN104226340A (zh) | 可见光纳米复合光催化剂AgCl-SnO2的制备方法 | |
| CN108855227A (zh) | 一种光触媒空气净化剂及其制备方法与应用 | |
| Lu et al. | Photocatalytic activity and mechanism of cerium dioxide with different morphologies for tetracycline degradation | |
| CN115301225A (zh) | 一种中空微球结构的铋/二氧化钛光催化降解材料的制备方法及其应用 | |
| CN104098133B (zh) | 高效光催化剂‑纳米二氧化钛水性胶体的制备方法 | |
| CN107649108B (zh) | 一种可见光光触媒及其制备方法 | |
| KR100816128B1 (ko) | 광촉매용 산화티타늄 캡슐형 금속 나노입자 및 그 제조방법 | |
| CN115970669B (zh) | 一种改性二氧化钛颗粒及其制备方法和应用 | |
| CN107377003B (zh) | 一种钨量子点光触媒及其制备方法 | |
| CN106882946A (zh) | 一种改性硅藻泥的制备方法 | |
| CN104826639A (zh) | 磷酸银/还原石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法 | |
| CN108479856B (zh) | 一种在弱光或无光条件下使用的光触媒及其制备方法 | |
| CN108892167B (zh) | 一种二维二氧化钛晶型、溶胶及其制备方法 | |
| JP2005319451A (ja) | 光触媒体及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191217 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |