[發明專利]全光譜響應型銨鎢青銅?二氧化鈦復合光催化劑

有效

• 申請號: 201610478351.2
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106040280B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉斌;王育華;楊林芬;劉桐垚;李昊;張益宏
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心62100
• 代理人: 周立新

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，涉及一種紫外、可見及紅外全光譜響應的高效光催化材料粉體，該材料不僅能利用太陽光中的紫外光，而且在可見光乃至紅外光的照射下具有較強的光催化作用的光催化材料。

背景技術

隨著科技水平的提升以及人類發展水平的進步，環境污染問題愈發嚴重，有毒難降解，污染物愈加廣泛的存在于空氣中，對生物安全和生態系統危害巨大，制約了社會的進步。以二氧化鈦為代表的半導體材料具有光催化活性高、穩定性好、成本低等優點，成為研究的熱點。但是傳統的光催化材料由于禁帶寬度大（>3.0eV），只能利用太陽光中的的紫外光；而紫外光只占太陽光總能量的4%，大部分太陽光的能量分布在可見光區（約48%）和近紅外區（約44%），所以將光催化材料的響應波長擴展至包括可見光區和紅外光區的全光譜范圍是目前光催化研究領域的熱點之一，也是其走向實際應用的關鍵。

專利《一種紫外可見全光譜光催化材料的制備方法和應用》（專利號ZL201010247518.7，公告號CN101947463B，公告日2012.07.11）公開了一種高效紫外可見全光譜光催化材料的制備方法和應用，以氯氧化鉍為基質，摻雜有溴、碘中的一種或兩種元素的納米材料的制備方法。在白熾燈、碘鎢燈、日光燈及太陽光照射下都具有非常高的催化效率。但是其所提及的“全光譜”是特指紫外、可見光譜，并不具備利用紅外光譜進行光催化反應的能力。

為了獲得紅外光響應的光催化材料，目前較為常見的作法是將稀土摻雜的具有上轉換性能的材料與光催化材料進行復合，通過把紅外光轉換為短波長的紫外或者可見光，進一步激發光催化材料進行反應，從而實現紅外光催化的目的。如專利申請《異質結型二氧化鈦-稀土摻雜釩酸鹽復合納米纖維光催化材料的制備方法》（申請號ZL201510821944.X，公布號CN105457621A，公布日2016.04.06）公開了一種異質結型二氧化鈦-稀土摻雜釩酸鹽復合納米纖維光催化材料的制備方法，該纖維光催化材料具有近紅外光催化效果，但其近紅外光催化效果是依賴于YVO₄:Yb, Tm上轉換材料在980nm的近紅外光作用下發射的紫外光產生的，必須依賴于980nm的激光照射才能顯示出紅外催化效果，不具備寬光譜特性；且需要用到昂貴的稀土元素，導致材料成本升高。

由于上轉換材料存在僅能對特定波長的紅外線進行響應的弊端，有必要發展其他更加寬光譜的光催化材料。專利申請《一種具有近紅外光催化活性的鋅鎂銦復合氧化物及其制備方法和應用》（申請號ZL201510535707.7，公布號CN105056931A，公布日2015.11.18）公開了一種具有近紅外光催化活性的鋅鎂銦復合氧化物，該鋅鎂銦復合氧化物除在近紅外光區域具有光催化活性之外，在紫外和可見光區域也都具有光催化活性，在黑暗條件下對有機物具有良好的吸附性能，屬于吸附性能良好的寬光譜光催化劑。但所用的銦為稀土元素，材料成本高。

光催化劑的活性通常與其光吸收特性有密切的關系。專利《還原態銨鎢青銅納米粒子的制備方法》（專利號ZL201310490453.2，公告號CN103496744B，公告日2015.04.15）公開了一種還原態銨鎢青銅納米粒子的制備方法，在溶劑熱條件下直接合成粒徑可控的具有較強近紅外線吸收能力的銨鎢青銅納米粉體。但是該發明僅僅討論了銨鎢青銅的紅外吸收屏蔽效果，并未考慮其是否具有光催化效果。

由于銨鎢青銅具有優秀的紅外吸收效果，如果能和現有的二氧化鈦材料進行復合，獲得具有可吸收利用覆蓋太陽光譜的全波段的光催化材料，拓展現有光催化材料的應用領域，以期達到有效緩解當前環境污染以及能源緊缺等問題，具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種全光譜響應型銨鎢青銅-二氧化鈦復合光催化劑，能夠吸收利用太陽光中的紫外光譜、可見光譜和紅外光譜，拓寬光催化材料的應用領域。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種全光譜響應型銨鎢青銅-二氧化鈦復合光催化劑，能夠吸收利用太陽光中的紫外光譜、可見光譜和紅外光譜，拓寬光催化材料的應用領域，其特征在于，該光催化劑這樣制得：將0.1～1.0g原料鎢酸銨加入20～80mL乙二醇中，在80～200℃溫度下磁力攪拌至完全溶解，冷卻至室溫后加入0.1～1.0g原料二氧化鈦，超聲分散后攪拌，得懸濁液；將10～80mL乙酸加入該懸濁液并攪拌，得混合液體，將該混合液體在160～240℃溫度下水熱反應10～72h；然后，依次用去離子水和乙醇分別離心洗滌沉淀物，干燥，得銨鎢青銅-二氧化鈦復合光催化劑。