專利名稱：一種六瓣扁花球狀ZnWO₄ 光催化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絡合微波水熱法制備六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著光催化技術(shù)的不斷發(fā)展，采用光催化法來降解有機污染物是解決水污染和空氣污染的一種新型的有效途徑。鎢酸鋅具有光催化性及光致發(fā)光性，研究者嘗試通過對產(chǎn)物的形貌控制來實現(xiàn)提高光催化性能的目標。已報道的ZnWO4納米粉體的形貌多為棒狀結(jié)構(gòu)，制備方法主要有水熱法[吳菊.水熱法合成鶴酸鹽材料的納米結(jié)構(gòu)[D].江蘇江南大學,2008，6.]、共沉淀法[Aleksandr Kalinko, Alexey Kotlov, Alexei Kuzmin. Electronic excitations in ZnffO4 andZnxNi1^ffO4 (x=0:1-0:9) using VUV]和超聲法[Changlin Yua, Jimmy C. Yu. Sonochemicalfabrication, characterization and photocatalytic properties of Ag/Znff04 nanorodcatalyst [J]. Materials Science and Engineering B, 2009，164:16-22.],其中，米用較多的方法為水熱法，水熱法與其他方法相比具有一定的優(yōu)越性，操作簡單，工藝靈活可調(diào)，并且產(chǎn)物無需后期熱處理，但其也具有一定的不足之處，水熱法的能量來源主要是熱輻射和熱傳遞，那么在反應體系中就容易出現(xiàn)受熱不均的情況，因此反應產(chǎn)物生長速率不同，產(chǎn)物形貌不均勻，性能差，并且反應時間長，實驗周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反應周期短，反應溫度低，操作簡單，無需后期熱處理，產(chǎn)物形貌均一、可控，重復性好的六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的制備方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為0. lmol/L^O. 5mol/L溶液A ；2)將CTAB和CMC按I :I的摩爾比配制成CTAB的濃度為3. 5^8. 5X 10-4mol/L的溶液B ;3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為 0. lmol/L^O. 5mol/L 溶液 C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3 4，形成無色透明溶液D ;5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為5(Γ60%，設(shè)定反應溫度為14(Tl60°C，反應時間為10mirT30min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在8(Γ100 干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。
所述的干燥在電熱鼓風干燥箱中進行。由于絡合微波水熱法以水熱反應為基礎(chǔ)，以微波為能量源，實現(xiàn)了反應體系的快速加熱，微波不僅提供反應能量，而且能使產(chǎn)物分散性提高，尺寸處于納米級。同時，通過在反應體系中加入絡合劑，絡合劑不僅能與反應體系中的離子進行絡合反應，并且它可以作為表面活性劑，在反應體系中形成膠束，從而實現(xiàn)產(chǎn)物形貌和尺寸的控制。本發(fā)明的采用絡合微波水熱法，成功制備出六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料，反應周期短，溫度低，操作簡單，無需后期熱處理，形貌均一，重復性好。由于本發(fā)明制備六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的反應在液相中一次完成,不需要后期的晶化熱處理，避免了六瓣扁花球狀ZnWO4在熱處理過程中可能導致的團聚、晶粒粗化、形貌改變以及樣品與氣氛反應等缺陷，且工藝設(shè)備簡單，反應時間短，所得產(chǎn)物純度高，形貌可控，該結(jié)構(gòu)的ZnWO4可在6(T90min時間對羅丹明B的降解率達到95、9%。


圖I是本發(fā)明實施例I制備的六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料用日本JEOL公司的JSM-5910LV型掃描電鏡圖。
具體實施方案實施例I :I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O. lmol/L溶液A ;2)將CTAB和CMC按I :1的摩爾比配制成CTAB的濃度為3. 5X 10_4mol/L的溶液B ；3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為O. lmol/L溶液C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3. 4，形成無色透明溶液D ;5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為53%，設(shè)定反應溫度為160°C，反應時間為15min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在電熱鼓風干燥箱中95°C干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。將本發(fā)明制備的六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料用日本理學D/max2000PCX射線衍射儀分析樣品，發(fā)現(xiàn)為純相的ZnW04。由圖I可以看出所得的產(chǎn)物由厚度為IOOnm左右的片狀ZnWO4組裝成2飛μ m的六瓣扁花球狀結(jié)構(gòu)，同時樣品全部為六瓣扁花球狀ZnWO4,幾乎無單獨的片狀ZnWO4存在。實施例2 I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O. 5mol/L溶液A ;2)將CTAB和CMC按I :1的摩爾比配制成CTAB的濃度為5. 5X 10_4mol/L的溶液B ；3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為O. 5mol/L溶液C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3. 6，形成無色透明溶液D ;5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為55%，設(shè)定反應溫度為145°C，反應時間為lOmin，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在電熱鼓風 干燥箱中90°C干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。實施例3:I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O. 3mol/L溶液A ;2)將CTAB和CMC按I : I的摩爾比配制成CTAB的濃度為8 X 10_4mol/L的溶液B ；3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為O. 2mol/L溶液C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3，形成無色透明溶液D ；5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為60%，設(shè)定反應溫度為140°C，反應時間為30min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在電熱鼓風干燥箱中80°C干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。實施例4 I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O. 2mol/L溶液A ;2)將CTAB和CMC按I :I的摩爾比配制成CTAB的濃度為7X 10_4mol/L的溶液B ；3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為O. 3mol/L溶液C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=4，形成無色透明溶液D ；5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為50%，設(shè)定反應溫度為150°C，反應時間為20min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在電熱鼓風干燥箱中100°c干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。實施例5 I)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O. 4mol/L溶液A ;2)將CTAB和CMC按I :1的摩爾比配制成CTAB的濃度為8. 5X 10_4mol/L的溶液B ；3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2 ·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為O. 4mol/L溶液C ；4)在磁力攪拌下，按溶液A :溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3. 8，形成無色透明溶液D ;5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為58%，設(shè)定反應溫度為155°C，反應時間為25min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在電熱鼓風干燥箱中85°C干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。
按照本發(fā)明的制備方法制得的六瓣扁花球狀ZnWO4純度高，形貌均一，而且制備六瓣扁花球狀ZnWO4不需要后期的晶化熱處理，從而避免了在熱處理過程中可能導致的團聚、晶粒粗化、形貌改變以及樣品與氣氛反應等缺陷。
權(quán)利要求
1.一種六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)將鎢酸(H2WO4)溶于去離子水中，配制成鎢酸濃度為O.lmol/L^O. 5mol/L溶液A ; 2)將CTAB和CMC按I:1的摩爾比配制成CTAB的濃度為3. 5^8. 5X 10_4mol/L的溶液B ； 3)將分析純的二水醋酸鋅(Zn(COOCH3)2·2Η20)溶于溶液B中，配制成二水醋酸鋅的濃度為 O. Imol/L"0. 5mol/L 溶液 C ； 4)在磁力攪拌下，按溶液A:溶液C=I: I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，采用質(zhì)量濃度為30%的氨水溶液或質(zhì)量濃度為10%的HNO3溶液調(diào)節(jié)pH=3 4，形成無色透明溶液D ； 5)將上述溶液D加入微波水熱反應釜中，填充度控制為5(Γ60%，設(shè)定反應溫度為14(Tl60°C，反應時間為10mirT30min，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜； 6)打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3飛次，然后在8(Γ100 干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的制備方法，其特征在所述的干燥在電熱鼓風干燥箱中進行。
全文摘要
一種六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料的制備方法，將鎢酸溶于去離子水中得溶液A；將CTAB和CMC配制成溶液B；將二水醋酸鋅溶于溶液B中制成溶液C；在磁力攪拌下將溶液A緩慢滴加到溶液C中，并調(diào)節(jié)溶液調(diào)節(jié)形成溶液D；將溶液D加入微波水熱反應釜中，加熱反應，待反應結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應釜；打開反應釜，分別采用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物，然后在電熱鼓風干燥箱中干燥得到六瓣扁花球狀ZnWO4光催化材料。由于本發(fā)明反應在液相中一次完成，不需要后期的晶化熱處理，避免了六瓣扁花球狀ZnWO4在熱處理過程中可能導致的團聚、晶粒粗化、形貌改變以及樣品與氣氛反應等缺陷，且工藝設(shè)備簡單，反應時間短，所得產(chǎn)物純度高，形貌可控。
文檔編號C01G41/00GK102936047SQ201210458470
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者曹麗云, 張曉薇, 黃劍鋒, 吳建鵬, 張振偉, 李嘉胤 申請人:陜西科技大學