CN109107566A - 一种wo3·0.33h2o纳米长方体的制备方法及其光催化应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种WO3·0.33H2O纳米长方体的制备方法及其光催化应用，具体的说是通过WO3粒子为前驱体，水热合成WO3·0.33H2O纳米长方体，WO3·0.33H2O纳米长方体室温下高效光催化降解浓度为1‑10mg/L的亚甲基蓝溶液，脱除率为100％，无副产物产生。
Description
技术领域
本发明涉及WO3·0.33H2O纳米长方体的制备方法及其光催化应用，属于光催化剂的制备与应用领域。
背景技术
WO3·0.33H2O是水合氧化钨的一种晶相，其晶体结构属于三氧化铼(ReO3)型，是一种n型半导体材料。由于其独特的晶体结构，WO3·0.33H2O具有光敏性能、气敏性能、湿敏性能和催化性能。近期研究表明催化剂表面结构及形貌决定催化剂的化学性能，而WO3·0.33H2O的合成及其催化性能研究较少涉及，因此形貌可控合成WO3·0.33H2O材料成为了人们研究的热点。
液相合成方法，特别是水热法，由于其合成的材料纯度高、分散性好、晶型好、可控性强、能耗低、成本低成为合成材料的主要方法。目前合成WO3·0.33H2O的方法主要是利用酸化钨酸盐体系，通过调节pH值、水热温度、水热时间等参数，水热分解生成WO3·0.33H2O微纳米材料。例如：Wang等使用乙二胺四乙酸酸化Na2WO4·2H2O溶液，通过加入HCl调节pH值，180℃水热6h合成了山茶花状结构的WO3·0.33H2O(L.M.Wang,et al.,CatalysisCommunications,2017,88,1-4)。Wang等用冰醋酸酸化Na2WO4·2H2O，利用K2SO4作为结构导向剂，通过HCl调节pH值，160℃水热2h得到WO3·0.33H2O微米球(H.T.Wang,et al.,Materials Letters,2017,193,5-8)。Chen等利用HCl酸化Na2WO4·2H2O，140℃水热72h得到花状WO3·0.33H2O微米结构(G.Chen,et al.,CrystEngComm,2014,16,6107-6113)。因此，构建新型路径调变合成WO3·0.33H2O微纳米结构，减少对环境污染的酸的使用是我们近期研究的重点。
染料废水是水污染的重要来源，染料大部分是有机物，污染严重，去除比较困难。其中亚甲基是一种碱性染料，化工、纺织等领域排放大量包含亚甲基的染料废水。光催化技术通过产生强氧化性自由基断开亚甲基蓝中的发色基团，形成小分子片段，将亚甲基蓝转化为CO2、H2O等无毒物质，具有广阔的应用前景。
基于以上考虑，作为n型半导体的WO3·0.33H2O，利用酸化钨酸盐体系，水热分解是形成WO3·0.33H2O材料的主要方法，以商品化WO3为前驱体水热合成WO3·0.33H2O纳米材料还没有报道。所以，我们通过构建新型合成路径形成WO3·0.33H2O纳米长方体，将其应用于光催化降解染料废水中的亚甲基蓝，发现其具有高效的催化活性。
发明内容：
本发明旨在提供一种合成WO3·0.33H2O纳米长方体的方法及其在光催化去除亚甲基蓝的应用，实现100％的去除率。
基于上述目的，本发明所涉及的技术方案如下：
1)WO3·0.33H2O纳米长方体的制备：将0.3g商品化WO3粒子加入到50mL烧杯中，然后再加入11mL(30％)H2O2水溶液，搅拌均匀后，将所得液体转入50ml以聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，水热150℃反应12h，然后自然冷却至室温，产物经离心洗涤，50℃真空干燥得到WO3·0.33H2O纳米长方体，宽度为60-515nm，长度为50-820nm，厚度为32-64nm。
2)将WO3·0.33H2O纳米长方体作为催化剂光催化降解染料废水中的亚甲基蓝。WO3·0.33H2O纳米长方体在室温反应30min，亚甲基蓝去除率为42％，反应90min，去除率为67％，反应300min达100％。
本发明具有如下优点：
1)有效的拓展了WO3·0.33H2O纳米材料的制备方法，使其不再主要局限于酸化钨酸盐分解体系，并能形貌可控合成WO3·0.33H2O纳米长方体。
2)室温下WO3·0.33H2O纳米长方体能够实现光催化降解亚甲基蓝达100％，实现了亚甲基蓝废水溶液的有效脱除。
附图说明：
图1是WO3·0.33H2O纳米长方体的表征结果，(a)XRD和(b-d)电镜图片。
具体实施方式
下列实施例用来进一步说明本发明，但不因此而限制本发明。
实施例1
制备WO3·0.33H2O纳米长方体具体过程如下：将0.3g商品化WO3粒子加入到50mL烧杯中，然后再加入11mL(30％)H2O2水溶液，搅拌均匀后，将所得液体转入50ml以聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，水热150℃反应12h，然后自然冷却至室温，产物经离心洗涤，50℃真空干燥得到WO3·0.33H2O纳米长方体，宽度为60-515nm，长度为50-820nm，厚度为32-64nm(如图1所示)。
实施例2-12
测试实施例1制备的催化剂光催化降解染料废水中的亚甲基蓝的性能。
将制备的50mg实施例1中的材料加入到100mL浓度为1-10mg/L亚甲基蓝溶液中，反应开始前在暗处处理30min以达到吸附/脱附平衡。用300W Xe灯照射反应体系一定时间(30-300min)，将反应产物离心分离后取上层清夜，分光光度仪Perkin Elmer Lambda 750在最大吸收波长为664nm处分析其组成。反应结果如下。
表1 WO3·0.33H2O纳米长方体光降解亚甲基蓝废水溶液的反应结果
从表1可以看出：WO3·0.33H2O纳米长方体光催化降解废水染料中亚甲基蓝有机物，在浓度为10mg/L时反应30min、45min、60min、90min、120min、150min、210min、300min时，亚甲基蓝降解率分别为42％、49％、56％、67％、76％、83％、92％、100％。当浓度为1mg/L、2mg/L、5mg/L时反应300min，脱除率为100％。
Claims (2)
1.一种WO3·0.33H2O纳米长方体的制备方法，具体的说是通过WO3粒子为前驱体，水热合成WO3·0.33H2O纳米长方体，该WO3·0.33H2O纳米长方体室温下可高效光催化降解染料废水中的亚甲基蓝；WO3·0.33H2O纳米长方体由如下步骤制得：将WO3粒子加入到H2O2水溶液，将所得液体转入以聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中于140-160℃水热处理10-14h，得到WO3·0.33H2O纳米长方体。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
WO3·0.33H2O纳米长方体在20-40℃光催化5-8h，可光催化降解浓度为1-10mg/L的亚甲基蓝溶液，脱除率为100％，无副产物产生。
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| GR01 | Patent grant | ||
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