復合光催化劑及其制備和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于Tioywo3復合光催化材料技術領域，特別涉及一種采用一鍋法制備空 腔核殼結構1102/103復合光催化劑的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，世界范圍內環境污染問題尤為突出，在室外，以日常發電、工業生產、汽車 尾氣排放等過程中經過燃燒而排放的殘留物為主要來源的PM 2. 5愈發嚴重。在室內，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。所謂的國家環保材料，只是上述污染 物在國家允許范圍之內。據有關統計，新裝修的房屋空氣檢測合格率非常低。利用光催化 技術凈化能夠有效地將有機污染物分解轉化為無害的二氧化碳和水，降低室內空氣污染， 方便快捷，從而在近年來受到廣泛關注。
[0003] 半導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 合材料可有效的提高電子-空穴對的分離效率，擴大對太陽光的吸收范圍。同時，空腔核殼 結構具有對光的多次反射效應，可有效提高對光能的利用率。合成具有空腔核殼結構TiO2/ WO3復合材料具有潛在的光催化應用前景。
[0004] 目前，核殼結構在納米催化中應用較廣，核殼結構催化劑具有比表面積大，能夠提 高光催化技術中光的利用率的優點。但是制備核殼結構復合型光催化劑一般采用的方法較 為復雜，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，空腔結構一般通過模板法結合刻蝕技術獲得，程序較為繁瑣。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種空腔核殼結構Ti02/W03復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，制得原料液；
[0007] (2)將原料液轉移到以聚四氟乙烯為內襯的水熱釜中，控制反應溫度在 120-200°C反應時間12-72h，冷卻至室溫，經離心洗滌后制得空腔核殼結構Ti02/W03復合光 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)中的反應溫度為160°C、反應時間48h。
[0014] 本發明的另一目的在于提供一種空腔核殼結構Ti02/W03復合光催化劑，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)的納米針狀結構，Ti、W元素均勻分布在催化劑結構中，催化劑 的比表面積達到138-203m2/g。
[0015] 本發明的再一目的在于提供所述空腔核殼結構1102/103復合光催化劑在室內污 染物乙醛的光催化降解中的應用。
[0016] 與現有技術相比，本發明的積極效果如下：
[0017] 本發明基于溶劑熱方法，通過改變原料液組分、溶劑熱時間及溫度可制備空腔核 殼結構Ti02/W03復合光催化劑。本發明通過采用一鍋法制備空腔核殼結構Ti02/W0 3復合光 催化劑，該制備方法無需硬模板劑、簡便快捷、可控性強。制備所得Ti02/W03復合光催化劑 具有較大的比表面積，結構穩定，光生電子-空穴分離效率高，光催化氧化性強，可將其應 用于室內污染物乙醛的光催化降解。
【附圖說明】
[0018] 圖1實施例2制備的催化劑樣品（a)和經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);實施例3樣 品的掃描電子顯微鏡圖（c);實施例5樣品的掃描電子顯微鏡圖（d)
[0020] 圖3實施例2樣品的氮氣吸脫附等溫曲線（a)及孔徑分布圖（b);
[0021] 圖4實施例2, 3, 5樣品對乙醛的光催化降解活性圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0023] 實施例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構Ti02/W03復合型光催化 劑。
[0025] 測試結果：所制備催化劑形貌為具有空腔的核殼結構，球形外表面生長附著小顆 粒的針狀結構，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構Ti02/W03復合型光催化 劑。
[0028] 測試結果：通過SEM和TEM圖譜測試，發現催化劑形貌為具有空腔的核殼結構，球 形外表面生長附著小顆粒的針狀結構，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構Ti02/W03復合型光催化 劑。
[0031] 測試結果：通過掃描電子顯微鏡（SEM)觀察，催化劑為具有核殼的球形結構，外表 面為小顆粒附著，催化劑比表面約為165m2/g針狀結構消失。
[0032] 實施例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構Ti02/W03復合型光催化 劑。
[0034] 測試結果：通過SEM測試，發現催化劑形貌為具有空腔的