[發明專利]介孔鎢酸鹽光催化材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010252676.1
• 申請日: 2010-08-13
• 公開（公告）號: CN102372305A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 范曉星
• 申請（專利權）人: 范曉星
• 主分類號: C01G41/00
• 分類號: C01G41/00;B01J23/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種介孔(中孔)材料合成方法。尤其針對鎢酸鹽多元金屬氧化物介孔材料。

技術背景

目前，室內外環境污染問題日益突出，光催化材料可利用太陽光對危害環境的各種氣相液相污染物進行降解，將其礦化為無害的水和二氧化碳。光催化方法凈化環境是一種非常經濟、方便、可行的方法，其相關研究受到非常高的重視。但是，目前的光催化材料存在兩個問題，一是可見光響應性差，二是效率低。介孔光催化材料由于存在介孔孔道結構，可為光催化反應提供大量的反應點，從而大大提高光催化效率。此外，大的比表面積有利于有機物的吸附和降解，介孔材料的納米孔道有利于電子和空穴分離，這些因素都可以提高光催化材料的效率。

在目前開發的光催化材料中，鎢酸鹽是光催化效率最高的材料之一，但傳統的光催化材料大多數是利用固相合成，材料的比表面積小，光催化效率低。利用溶膠-凝膠，水熱法可以得到大比表面積的鎢酸鹽納米材料，但納米材料固定和回收困難，實用上不方便。更重要的是納米材料易進入人體，造成納米生理毒性。

1992年，利用模板法合成M41S系列有序介孔Si0₂材料的研究工作首次被報道出來，此后多種非Si材料的介孔結構相繼被合成出來。目前，介孔材料的研究已經取得了一定的進展，非硅簡單金屬氧化物介孔材料，主要有Al、Ga、Sn、Sb、Pb，過渡金屬，Y和稀土等已經被合成。但是到目前為止，多元金屬氧化物包括鎢酸鹽介孔材料的合成還沒有取得顯著進展，只有極少數特殊的多元金屬氧化物介孔材料被合成，并且合成條件苛刻，所得樣品比表面積小，結晶度差。

對于鎢酸鹽光催化材料的研究也剛剛起步，專利200310111227.5介紹了鎢酸鹽光催化劑的制備及其在催化降解糖蜜酒精廢水中的應用，其所述的鎢酸鹽光催化材料為沉淀法制備，為顆粒型材料，不包括本專利論述的介孔形貌。專利200810016611.X介紹了鎢酸/溴化銀可見光光催化劑及其制備方法，由鎢酸和溴化銀構成，溴化銀負載在鎢酸表面，同樣是采用沉淀法制備，用于光解水、分解有機物及殺菌等，其效果好于光催化材料P25。目前國內研究中還未見關于介孔鎢酸鹽及制備的研究。

發明內容

本發明解決目前合成鎢酸鹽光催化材料比表面積小，結晶度差和無法合成的困難，提供一種合成鎢酸鹽光催化材料粉末的方法。應用該方法合成的介孔鎢酸鹽光催化材料比表面積在3-1000m²g^-1?？妆跒榻Y晶態，孔徑分布在2-100nm之間可調，孔道形狀為蠕蟲狀。

本發明的技術解決方案是：

1.介孔多元金屬氧化物半導體粉末的制備方法

傳統的非硅介孔材料合成通常采用表面活性劑為模板劑，采用溶劑蒸發自組裝法來制備。但是該方法應用在多元金屬氧化物材料上不適用，主要存在兩方面的制約：一是多元金屬氧化物前軀體溶液易形成相分離，這主要是由于前軀體在溶液中的溶解度不同，使得在溶液揮發過程中，溶質析出差別造成的。一但相分離出現，焙燒后很難得到純相多元金屬氧化物介孔材料。二是多元金屬氧化物的的晶體生長特性：低晶粒成核速度和高生長速度，這種特性導致的結果是低的焙燒溫度往往使材料無定形，而高的焙燒溫度會嚴重導致材料的介孔結構破壞。

本發明創造性的使用了原位無機金屬鹽作為造孔劑，來制備介孔鎢酸鹽光催化材料。本發明中鎢酸鹽制備方法以溶劑蒸發自組裝方法為基礎，關鍵技術在于使用非化學計量比，前軀體在溶膠(溶液)中使某一種金屬原料過量，該種過量的金屬在焙燒過程中一部分參加反應生成目標的多元金屬氧化物介孔材料，另一部分析出形成造孔劑。原位無機造孔劑在焙燒過程中形成，均勻分散在目標多元金屬氧化物納米顆粒之間，在起到造孔劑的同時，形成空間位阻，抑制多元金屬氧化物介孔材料的生長，保護介孔孔道。

1介孔鎢酸鹽的制備方法如下：

(1)將含鎢試劑和有機物溶于溶劑得到含鎢前軀體溶液A。

(2)將另一種金屬前軀體和有機物溶于溶劑得到含金屬溶液B。

(3)將溶液A和溶液B混合，得到渾濁或澄清溶液，攪拌1-24小時。

(4)將上面得到的溶液，加熱到(40-100℃)并伴隨攪拌1-24小時，或者放20-80℃烘箱中烘干，得到干凝膠。

(5)將得到的干凝膠在200-1000℃空氣或保護性氣氛下焙燒，得到含有無機造孔劑的鎢酸鹽介孔結構。

(6)將焙燒后樣品使用酸性，堿性、者氧化性和可溶性試劑除去無機造孔劑、雜質，及調節孔道直徑，得到介孔多元金屬氧化物半導體。