復(fù)合粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合粉體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種形貌可控Ti02/W03復(fù)合粉體的 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1102有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗腐蝕、耐酸堿、價廉、儲備豐富等優(yōu)點。但TiO 2禁帶寬度 大，只能吸收入<387nm的紫外光，而紫外光僅占太陽光總量的4%左右，使得該半導(dǎo)體對太 陽光利用率不高。另外，110 2生電子與空穴極易復(fù)合，使得光催化活性不高。針對這些缺 點有必要對1102進行改性和修飾，改性或修飾后的復(fù)合產(chǎn)物，能夠有效提高太陽光利用率。 [謝艷招，林瑞君，趙林等。復(fù)合TiO 2光催化劑的制備及光催化性能研宄進展[J].江西 化工，2014,（2)·]
[0003] 103是一種具有六方、立方等多種對稱型結(jié)構(gòu)的η型半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為 2. 8eV，能夠被λ <443nm的可見光所激發(fā)。較小的禁帶寬度和良好的電子傳輸特性使WO3 在光催化研宄領(lǐng)域備受關(guān)注。但是，較低的量子效率阻礙了它的實際應(yīng)用[黃燕，李可心， 顏流水等.二維六方p6mm有序介孔W0 3/Ti02復(fù)合材料的制備及其可見光光催化性能[J]. 催化學(xué)報，2012, 33(2).]。
[0004] Ti02/W03復(fù)合體系是目前一種研宄極為廣泛且深入的提高TiO2光催化活性的復(fù)合 半導(dǎo)體體系。通常認(rèn)為二氧化鈦與氧化鎢這種復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于載流子的轉(zhuǎn)移，有效地防止 了光生電子和光生空穴的復(fù)合，從而提高光催化性能[Y. P. Tian，N. K. Ding，R. X. Jiang，et al. Hexagonal pH ase W03nanorods:Hydrothermal preparation, formation mechanism and its ph otocatalytic 02production under visible-light irradiation[J]. J. Solid State Chem.，2012(194):250-256.]以及能夠拓寬TiO2材料的光譜響應(yīng)范 圍[X. H. Zhang, X. H. Lu, Y. Q. Shenj et al. Three-dimensional W03nanostructures on carbon paper:Ph otoelectrochemical property and visible light driven Photocatalysis[J]. Chem. Commun. , 2011(47):5804-5806. ]〇
[0005] 目前，有關(guān)Ti〇2/wo3復(fù)合體系制備方法主要有如下幾種：溶膠-凝膠法、共沉淀法、 浸漬法等。這些制備方法都具有其獨特的優(yōu)點，但大多存在制備工藝復(fù)雜、反應(yīng)周期長、反 應(yīng)條件要求較苛刻等不足[謝艷招，林瑞君，趙林等.復(fù)合110 2光催化劑的制備及光催 化性能研究進展[J].江西化工，2014,（2).]。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種Ti02/W03復(fù)合粉體的制備方 法，該方法制備工藝簡單，反應(yīng)周期短，采用水熱法在低溫條件下能夠制備出成本低、形 貌可控、純度高、顆粒細(xì)小、方便回收且對造紙等廢液中有機污染物有優(yōu)異光催化性能的 Ti02/W03復(fù)合粉體。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0008] 1)將硫酸鈦、尿素、乙醇、去離子水按照質(zhì)量比硫酸鈦：尿素：乙醇：去離子水= (2~2. 5) : (0. 8~I. 1) : (8~10) : (60~80)混合均勾，然后加入乙酰丙酮，在室溫下攪 拌均勻得到溶液A ;其中，乙酰丙酮的加入量為混合溶液A質(zhì)量的0. 5~1. 5% ;
[0009] 2)在40~60°C下向溶液A中滴加濃硝酸，滴畢攪拌2~3小時得到溶液B ;其中， 濃硝酸的質(zhì)量為混合溶液B質(zhì)量的0. 2~0. 3% ;
[0010] 3)在室溫下，將K2WO3 ·2Η20溶解于去離子水中，配制成濃度為0. 1~0. 3mol/L的 K2WO4水溶液，然后調(diào)節(jié)pH值為1~3. 5,得到溶液C ;
[0011] 4)按Ti、W元素摩爾比nTi:nw= X : (100-X)，其中X = 50~99,將溶液B和溶液C 混合并攪拌均勻后調(diào)節(jié)PH值為1~3. 5,然后在室溫下攪拌1~2小時，得到溶液D，將溶 液D在180~200°C下進行水熱反應(yīng)11~13小時，自然降至室溫后過濾、干燥得到TiO 2/ WO3復(fù)合粉體。
[0012] 所述步驟1)中X = 60~80 ;步驟1)中混合均勻具體是在40~60°C下攪拌1~ 2小時。
[0013] 步驟1)中加入乙酰丙酮后再室溫下攪拌的時間為0. 2~0. 5小時。
[0014] 所述步驟2)中濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%。
[0015] 步驟4)中向溶液D中加入硝酸鈷，得到溶液E，將溶液E在100~160°C下進行水 熱反應(yīng)2~8小時，自然降至室溫后過濾、干燥得到Ti0 2/W03復(fù)合粉體。
[0016] 所述硝酸鈷的加入量為溶液D質(zhì)量的0. 3~0. 6%。
[0017] 所述步驟3)和步驟4)中的pH值均是采用3~4mol/L的鹽酸進行調(diào)節(jié)的。
[0018] 步驟4)中將溶液D轉(zhuǎn)移至水熱釜中進行水熱反應(yīng)，水熱釜體積填充比為60~ 67%〇
[0019] 所述步驟4)中過濾后先采用去離子水洗滌多次，再采用無水乙醇洗滌多次后進 行干燥。
[0020] 所述步驟4)中干燥的溫度為60°C。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：本發(fā)明通過將硫酸鈦作為鈦源，將硫 酸鈦、尿素、乙醇、去離子水混合，再加入乙酰丙酮濃硝酸，制得溶液B，本發(fā)明中加入的乙 酰丙酮能夠和硫酸鈦反應(yīng)形成螯合物，一定程度上抑制了硫酸鈦的水解，使其水解進行 的更加均勻，減少水解產(chǎn)物的團聚，更加有利于晶粒的成長，從而提高產(chǎn)物的結(jié)晶性；將 K2WO3 · 2H20作為鎢源，先配制K2WO4水溶液并調(diào)pH值后得到溶液C，將溶液B和溶液C混合 后，攪拌下反應(yīng)得到溶液D，經(jīng)溶液D進行水熱反應(yīng)得到復(fù)合粉體。本發(fā)明中由于硫酸鈦、 K2WO4 ·2Η20等為原材料，價格低廉，所以使得制備成本低，本發(fā)明通過先制得含有Ti和W的 溶液，一步水熱法即可得到產(chǎn)品，具有反應(yīng)溫度低，周期短的優(yōu)點。本發(fā)明由于采用水熱法， 能夠制備出形貌可控、高純度、顆粒細(xì)小且粒度較為均一的Ti0 2/W03復(fù)合粉體。
[0022] 本發(fā)明制得的1102/103復(fù)合粉體具有優(yōu)異的光催化降解有機污染物的性能，能在 可見光照下對造紙廢液、皮革廢液中的有機物降解達(dá)91. 3%以上，而現(xiàn)有技術(shù)中的粉體在 紫外光下4h僅能降解能達(dá)到80~90%左右，可見本發(fā)明制得的復(fù)合粉體具有較高的光降 解能力，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的粉體僅能在在紫外光照射下降解，具有更廣泛的應(yīng)用。
[0023] 進一步的，通過向溶液D中加入硝酸鈷作為催化劑，一方面降低反應(yīng)溫度，使得在 100~160°C下即可得到110 2/103復(fù)合粉體，反應(yīng)溫度的降低，降低了制備的條件，使得本制 備