[發明專利]一種三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910577165.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110354863A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 陳其贊;羅東向;張夢龍;李潔
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J23/888
• 分類號: B01J23/888;C01B3/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明屬光催化氧化技術領域，公開了一種三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑及其制備方法和應用。該三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑是將三氯化鐵(III)六水合物與去離子水超聲至完全溶解配制三氯化鐵前驅液，平板導電基底斜靠置于高溫反應釜內，加入三氯化鐵前驅液沒過平板導電基底頂，在90～140℃進行水熱反應，洗滌和干燥后，在500～700℃煅燒，在平板導電基底導電面制得三氧化二鐵薄膜；將三氧化二鐵基底斜靠放置在反應釜內，加入氯化鎢前驅液，在100～180℃進行水熱反應，經洗滌和干燥，在450～550℃燒結制得。該光催化劑具有較好的光催化性能，其制備工藝簡單，可用于光催化制氫，也可應用于光催氧化技術領域。

技術領域

本發明屬于光催化氧化技術領域，更具體地，涉及一種三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

化石燃料屬于不可再生能源資源，地球上化石燃料的儲存量是有限的，但隨著工業技術的快速發展，能源消耗設備的急速增加，化石燃料被快速消耗，能源匱乏必將是未來人類社會面臨的重大問題。為解決這一問題，科學研究工作者投身于尋找和研究廉價的、儲備豐富的替代能源。氫能是現今已知的最為清潔的能源，因為其反應過程中與空氣中的氧氣結合生成水，不產生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化合物等氣體，不產生環境污染。此外，氫反應的最終產物--水，又可作為制備氫的原始材料，水是地球是儲備量最多的物質，所以氫能是替代化石能源的最理想的能源。

目前制備氫氣的主要手段有電解水技術、光催化制氫技術、化學反應制氫技術?？傮w而言，光催化制氫技術是最為理想的，其利用太陽能作為能量來源，通過光催化劑裂解水獲得氫氣，整個光催化過程不需要額外的能源支持，但由于技術、材料等因素，目前光催化制氫還無法達到實際應用階段。地面可接收的太陽光中，其能量主要分布于可見光區域和紅外光區域，紫外光只占總體的4％左右，而紅外光區域波長寬度范圍較大，能量不集中，380nm-780nm波長區域范圍的可見光占地表可接收太陽能量接近一半，且能量集中。傳統光催化劑如二氧化鈦，其禁帶寬度為3.0eV，只響應占太陽光總能量約4％的紫外光，這對太陽光能量無法充分利用，所以光催化劑選擇的前提之一是在可見光區域可響應。此外光催化制氫要求光催化劑有合適的禁帶寬度和導帶價帶位置，光催化劑導帶底比水分解的H⁺/H₂的氧化還原電位(0V vs.NHE)更負，或光催化劑半導體價帶頂比水分解的O₂/H₂O的氧化還原電位(1.23V)更正，具有這樣導帶價帶位置的光催化劑才能進行光裂解水析氫反應。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明首要目的在于提供一種三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑。

本發明的另一目的在于提供上述三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑的制備方法。該方法簡單的水熱-燒結法，制備工藝簡單

本發明的再一目的在于提供上述三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑的應用。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑，所述的三氧化鎢/三氧化二鐵復合光催化劑是將三氯化鐵(III)六水合物與去離子水超聲至完全溶解配制三氯化鐵前驅液，平板導電基底置于高溫反應釜以30～60°斜靠內壁，加入三氯化鐵前驅液沒過平板導電基底頂，在90～140℃進行水熱反應，洗滌和氮氣流干燥后，在500～700℃煅燒，在平板導電基底導電面制得三氧化二鐵薄膜；將上述獲得的三氧化二鐵基底放置在高溫反應釜以30～60°斜靠內壁，加入氯化鎢前驅液，在100～180℃進行水熱反應，經洗滌和氮氣流下干燥，在450～550℃燒結制得。傾斜放置是為了避免形成過厚的光催化劑薄膜。

優選地，所述三氯化鐵前驅液的濃度為1～5mmol/L。

優選地，所述氯化鎢前驅液是將氯化鎢超聲溶解于醇溶液中制得。