[發明專利]一種固載型三氧化鎢空心球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910231708.0
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN110090638B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 席曉麗;樊佑書;劉陽思;趙林艷;沈越崗;聶祚仁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發明公開了一種固載型三氧化鎢空心球及其制備方法和應用，其采用溶劑熱法在基底材料上原位生長三氧化鎢空心球，具體包括，將鎢源和控形劑溶于水或醇類溶劑中制得前驅液，隨后將前驅液倒入內設基底材料的水熱釜，水熱反應后即得；其中，控形劑為尿素。本發明提供的方法簡單，穩定可靠，高效簡便，流程短，方便易得，成本低，具有重要的推廣價值；本發明所制得到的產物結晶度好，尺寸均勻，光催化性能好，保留了原形貌三氧化鎢單位面積的光催化性能，能解決粉末狀光催化劑帶來的環境問題，可廣泛應用于污染物降解及其他光催化領域，具有重要的實際意義。

技術領域

本發明屬于納米材料的制備技術領域，涉及一種固載型三氧化鎢空心球及其制備方法和應用。

背景技術

三氧化鎢(WO₃)是一種擁有獨特的物理化學性質的n型半導體，擁有較小帶隙能量(2.4-2.8eV)、價帶寬約3.1eV和優異的光穩定性等優點，使其在氣體傳感、光催化、電池和電致變色器件等領域都有著廣泛的應用，且表現出了優異的產品性能。

相對于同類材料TiO₂、ZnO和NiO等，三氧化鎢具有更窄的禁帶寬度，因此，可以具有更寬的光捕獲范圍，進而促進其光捕獲能力。此外，制備方法對材料的物理化學性質具有顯著的影響，在實驗制備過程中，研究人員往往可以通過納米結構工程對產物形貌直接控制以此獲得目標產物。

目前來說，研究者們已經熟練的掌握了通過溶劑熱法獲得WO₃粉體材料的合成制備技術，可以通過各種方法根據需求來制備各種形貌的WO₃粉體材料，還可以在WO₃制備過程中通過納米結構工程對WO₃進行結構形貌的二次設計。通過翻閱大量文獻可以發現研究者們對WO₃粉體材料制備合成工藝的研究十分深入，但也會發現其他形式的WO₃材料的報道卻相對較少，對比與其相類似的半導體TiO₂的研究中，許多固載型TiO₂多有提到；文獻中反復強調了固載型半導體的單位面積性能往往具有更優良的產物性能，還能很好的解決粉體材料所帶來的系列環境問題；此外，固載型材料在其他領域也存在著巨大的應用前景，比如說在光致發光，電致變色，氣敏傳感等領域。

固載型TiO₂的制備合成多有報道，但關于依附于某種載體直接生長的固載型三氧化鎢空心球的相關報道卻很少，其所具有的再組裝分級結構在光催化領域展現出一系列的優勢：(1)更高效的捕獲光；(2)更高的電荷運輸效率；(3)分離殼內外反應，提高反應效率；在粉末狀中空納米結構氧化鎢制備的基礎上。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的固載型三氧化鎢空心球制備過程中的短板及不足，提供一種簡易的一步溶劑熱法制備固載型三氧化鎢空心球，具有流程短、簡便可行、綠色環保、產物可控等優點，適用于未來固載型三氧化鎢空心球應用于光催化降解污染物的快速、大批量生產，提供一些可能的參考。

本發明采用如下技術方案：

一種固載型三氧化鎢空心球的制備方法，采用溶劑熱法在基底材料上原位生長三氧化鎢空心球，具體包括，將鎢源和控形劑溶于水或醇類溶劑中制得前驅液，隨后將前驅液倒入內設基底材料的水熱釜，水熱反應后即得。

詳細地，其中，所述控形劑為尿素。

在上述技術方案中，所述制備方法還包括，在放入水熱釜內之前，將基底材料進行前處理。

優選地，在上述技術方案中，所述基底材料為FTO玻璃。

進一步地，在上述技術方案中，所述前處理包括堿浸處理和深度清洗。

優選地，在上述技術方案中，所述前處理具體為：稱取NaOH，溶于去離子水和有機溶劑的混合液中，制得前處理液，隨后將基底材料置于后超聲，取出后用去離子水清洗干凈后烘干。