[發明專利]一種二硫化鉬/鎢酸錳納米棒復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810595444.2
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108722442B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 柯軍;周宏儒
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J37/10;C01B13/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種二硫化鉬改性鎢酸錳納米材料，該納米材料為無定型二硫化鉬修飾的鎢酸錳納米棒的納米材料，由鎢酸錳納米棒均勻分布在無定形二硫化鉬表面而成，其制備步驟包括：將自制的鎢酸錳納米棒與無定型二硫化鉬在乙二醇溶液中混合攪拌、超聲，再進行溶劑熱反應，得到二硫化鉬改性的鎢酸錳納米材料。本發明使用無定型二硫化鉬來修飾傳統的鎢酸錳納米棒，不使用貴金屬作為助催化劑，可有效拓寬光譜響應范圍，并顯著增強鎢酸錳的分解水產氧性能。

技術領域

本發明屬于功能材料和光催化材料技術領域，具體涉及一種二硫化鉬改性鎢酸錳納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著近代以來工業化的迅猛發展，化石能源的日漸枯竭，能源短缺成為了限制人類發展的一項重要因素。太陽能由于其清潔無污染，分布廣泛和儲量豐富等特點，成為了代替化石能源的一個新選擇。光催化技術作為一種可以將低密度的太陽能轉化為高密度的化學能的手段，由于它的反應條件溫和，反應產物無毒害等特點而越來越受到眾多研究者的關注。

在眾多具有重要應用前景的光催化材料中，鎢酸錳(MnWO₄)作為一種n型的半導體功能材料，由于具有較窄的帶隙(2.64eV)和較高的價帶位置(3.1eV)，可充分吸收可見光并產生具有較強氧化能力的自由基，且光化學穩定、環境友好，使其在光催化分解水以及污染物降解等領域具有較強的發展潛力。然而，在研究過程中，研究人員發現鎢酸錳存在著光譜響應范圍窄、光生載流子的復合速度過快等問題，制約了鎢酸錳材料的進一步應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的主要目的是提供一種無定形二硫化鉬改性的鎢酸錳復合材料，結合二硫化鉬吸光系數高可作為助催化劑的優勢以及鎢酸錳價帶位置電勢較高等優點，實現了光生電子和空穴的有效分離，有效提升所得鎢酸錳復合材料光催化分解水產氧的效率。

本發明的另一目的是提供該種復合材料的制備方法，該方法涉及的工藝簡單，無毒，對環境友好，適合推廣使用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種二硫化鉬改性鎢酸錳納米材料，它為鎢酸錳納米棒與無定形二硫化鉬形成的復合材料，該復合材料具有三維多尺度結構，其中鎢酸錳納米棒均勻分布在無定形二硫化鉬表面(形成異質結復合材料)。

上述方案中，所述二硫化鉬改性鎢酸錳納米材料的尺寸大小為1-2μm，其中鎢酸錳納米棒的直徑為20-30nm，長度為50-100nm。

上述一種無定形二硫化鉬改性鎢酸錳納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)制備鎢酸錳納米棒：分別配置錳前驅體溶液和鎢酸鹽溶液；在攪拌條件下，將鎢酸鹽溶液滴加到錳前驅體溶液中，調整其pH，得到反應液Ⅰ；然后進行水熱反應，所得產物冷卻至室溫后，離心，洗滌和干燥，得到鎢酸錳納米棒；

2)制備無定形二硫化鉬：將鉬酸鹽和硫脲均勻分散在多元醇中形成反應液II，然后進行溶劑熱反應，所得產物冷卻、離心、洗滌和干燥，得到無定形二硫化鉬；

3)復合材料的制備：將上述無定形二硫化鉬和鎢酸錳納米棒分散在多元醇中，超聲分散形成反應液III，然后進行溶劑熱反應，所得產物冷卻至室溫后，離心，洗滌和干燥，得無定形二硫化鉬改性的鎢酸錳納米復合材料。

上述方案中，所述錳鹽為氯化錳，硝酸錳或硫酸錳等，鎢酸鹽為鎢酸鈉或鎢酸鉀等；鉬酸鹽為鉬酸鈉或鉬酸鉀等。

上述方案中，所述錳鹽和鎢酸鹽的摩爾比為1:1。

上述方案中，步驟1)中所述pH條件在7-10。

上述方案中，步驟1)中所述水熱反應條件為在150-190℃下反應3-12h。

上述方案中，所述鉬酸鹽和硫脲的摩爾比為1:5。