[發(fā)明專利]三氧化鎢包覆金剛石的制備方法及其在染料廢水光降解中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110213021.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112973669B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于振濤;郭文秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/30
• 分類號(hào): B01J23/30;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 崔立青

本發(fā)明公開(kāi)了一種三氧化鎢包覆金剛石的制備方法，步驟為：(1)對(duì)金剛石進(jìn)行清洗；(2)將完成清洗的金剛石置于稀硝酸中進(jìn)行超聲處理，然后再在去離子水中進(jìn)行超聲處理，得到活化金剛石；(3)將WCl₆·6H₂O溶解在乙醇中，形成WCl₆溶液，然后將活化金剛石投入到WCl₆溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，進(jìn)行降溫，然后過(guò)濾，對(duì)濾渣進(jìn)行清洗、干燥后獲得三氧化鎢包覆金剛石。本申請(qǐng)還公開(kāi)采用上述制備方法制作所制作的三氧化鎢包覆金剛石在染料廢水光降解中的應(yīng)用。利用本申請(qǐng)，能夠使WO₃較均勻的包覆在金剛石表面，WO₃在金剛石表面覆蓋率達(dá)到85％以上。所生產(chǎn)的三氧化鎢包覆金剛石作為催化劑，對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可以達(dá)到84％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三氧化鎢包覆金剛石的制備方法及其在染料廢水光降解中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)染料作為工業(yè)產(chǎn)品的著色劑被廣泛應(yīng)用，隨之帶來(lái)的含有染料的工業(yè)廢水給環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。由于染料中含有毒性和致癌物質(zhì)，對(duì)生物的危害極大，尋求對(duì)染料工業(yè)廢水的有效處理迫不及待。亞甲基藍(lán)，又稱美藍(lán)、瑞士藍(lán)，是一種芳香雜環(huán)化合物，高濃度時(shí)對(duì)水生生物具有致死危害。目前對(duì)染料的降解常用的方法為類芬頓技術(shù)和光催化氧化法，但芬頓技術(shù)存在催化劑不能重復(fù)利用、產(chǎn)生赤泥等副產(chǎn)物限制了其應(yīng)用。光催化技術(shù)由于反應(yīng)速度快、降解效率高等優(yōu)點(diǎn)而具有很大的發(fā)展前景。

三氧化鎢具有很高的光穩(wěn)定性，且制備高純度的三氧化鎢的工藝較簡(jiǎn)單，具有較大的光吸收范圍，可以有效利用太陽(yáng)能輻射的可見(jiàn)光，被廣泛用于光催化反應(yīng)中。金剛石具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高硬度，耐磨損，高的熱傳導(dǎo)性等特性，小尺寸效應(yīng)、大比表面積效應(yīng)，在不同的化學(xué)處理后，金剛石表面可形成多種不同的官能團(tuán)，這種金剛石晶體具有很高的吸附能力，作為催化載體可以適應(yīng)各種實(shí)驗(yàn)環(huán)境，因此在作為載體功能方面具有潛在的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為提供一種新的染料廢水的降解催化劑，本申請(qǐng)首先提供一種三氧化鎢包覆金剛石的制備方法，其包括如下步驟：

(1)對(duì)金剛石進(jìn)行清洗；

(2)將完成清洗的金剛石置于稀硝酸中進(jìn)行超聲處理，然后再在去離子水中進(jìn)行超聲處理，得到活化金剛石；

(3)將WCl₆·6H₂O溶解在乙醇中，形成WCl₆溶液，然后將活化金剛石投入到WCl₆溶液中，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后，進(jìn)行降溫，然后過(guò)濾，對(duì)濾渣進(jìn)行清洗、干燥后獲得三氧化鎢包覆金剛石。

在對(duì)濾渣進(jìn)行清洗時(shí)，首先用乙醇進(jìn)行清洗，然后再用去離子水進(jìn)行清洗，干燥后，即得三氧化鎢包覆金剛石。

三氧化鎢是一種過(guò)渡金屬氧化物，其具有很高的光穩(wěn)定性，且具有較小的禁帶寬度和較大的光吸收范圍，可以利用占太陽(yáng)輻射能量近一半的可見(jiàn)光，其體積效應(yīng)表面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)都很顯著，能夠用于光催化反應(yīng)中。金剛石作為催化載體，是一類Sp3雜化的非金屬碳材料，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高硬度，耐磨損，高的熱傳導(dǎo)性等特性，尤其是粉末狀的金剛石，具有較小的尺寸和較大的比表面積，在不同的化學(xué)處理后，金剛石表面可形成多種不同的官能團(tuán)，這種金剛石晶體具有很高的吸附能力，作為催化載體可以適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境。利用本申請(qǐng)所生產(chǎn)的三氧化鎢包覆金剛石作為催化劑，對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可以達(dá)到84％。

利用本申請(qǐng)，能夠使WO₃較均勻的包覆在金剛石表面，且積聚情況較少，WO₃在金剛石表面覆蓋率達(dá)到85％以上。其中在本申請(qǐng)中，反應(yīng)溫度較溫和和時(shí)間較短，且不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，與現(xiàn)存制備技術(shù)相比，反應(yīng)條件較溫和，制備處理過(guò)程簡(jiǎn)單。