复合光催化剂及其制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于Tioywo3复合光催化材料技术领域，特别涉及一种采用一锅法制备空 腔核壳结构1102/103复合光催化剂的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，世界范围内环境污染问题尤为突出，在室外，以日常发电、工业生产、汽车 尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物为主要来源的PM 2. 5愈发严重。在室内，由于 不断的购房装修问题带来的污染也很剧烈，装修材料不外乎采用人造板材、夹心板、胶、漆、 涂料、粘合剂、花岗岩、大理石、瓷砖及石膏等，这些材料多多少少均含有不等的甲醛、苯、 氨、氡等四种污染物，零污染的装修材料是不存在的。所谓的国家环保材料，只是上述污染 物在国家允许范围之内。据有关统计，新装修的房屋空气检测合格率非常低。利用光催化 技术净化能够有效地将有机污染物分解转化为无害的二氧化碳和水，降低室内空气污染， 方便快捷，从而在近年来受到广泛关注。
[0003] 半导体光催化剂二氧化钛来源丰富，无毒，但只有紫外光催化活性，三氧化钨带隙 能为2. 5-2. 8eV，能够捕获约百分之十二的太阳光谱，包括近500nm的可见光。1102/103复 合材料可有效的提高电子-空穴对的分离效率，扩大对太阳光的吸收范围。同时，空腔核壳 结构具有对光的多次反射效应，可有效提高对光能的利用率。合成具有空腔核壳结构TiO2/ WO3复合材料具有潜在的光催化应用前景。
[0004] 目前，核壳结构在纳米催化中应用较广，核壳结构催化剂具有比表面积大，能够提 高光催化技术中光的利用率的优点。但是制备核壳结构复合型光催化剂一般采用的方法较 为复杂，多为两步法制备，首先制备好一种催化剂然后通过浸渍，光电沉积等方法再附着第 二种催化剂，空腔结构一般通过模板法结合刻蚀技术获得，程序较为繁琐。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种空腔核壳结构Ti02/W03复合光催化剂的制备方法，包 括如下步骤：
[0006] (1)将11(：14溶解于混合醇溶液中得到溶液A ;将WCl 6溶解于乙醇中得到溶液B ; 然后将溶液A和溶液B混合搅拌0. 5-1. 0小时，制得原料液；
[0007] (2)将原料液转移到以聚四氟乙烯为内衬的水热釜中，控制反应温度在 120-200°C反应时间12-72h，冷却至室温，经离心洗涤后制得空腔核壳结构Ti02/W03复合光 催化剂。
[0008] 所述步骤（1)中的混合醇溶液由叔丁醇、乙二醇按体积比为1-9:1混合；优选的， 叔丁醇、乙二醇按体积比为1-3:1混合。
[0009] 所述步骤（1)中的11(：14在混合醇溶液中的摩尔浓度为0· 01-0. 15mol/L ;优选的， 所述11(：14在混合醇溶液中的摩尔浓度为0. 03-0. 13mol/L。
[0010] 所述步骤⑴中的WCl6和TiCl4的摩尔比为1-10:1。
[0011] 所述步骤⑴中的沉16在乙醇中的摩尔浓度为0.025-0. 15mol/L ;优选的，所述 賈：16在乙醇中的摩尔浓度为0· 05-0. 12mol/L〇
[0012] 所述步骤（2)中的原料液占水热釜体积的80%以上。
[0013] 所述步骤（2)中的反应温度为160°C、反应时间48h。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种空腔核壳结构Ti02/W03复合光催化剂，通过上述 方法制得的催化剂的粒径为l-2um，空腔直径为150-200nm，核壳形貌外表面均匀生长着小 颗粒附着（小颗粒为Ti、W)的纳米针状结构，Ti、W元素均匀分布在催化剂结构中，催化剂 的比表面积达到138-203m2/g。
[0015] 本发明的再一目的在于提供所述空腔核壳结构1102/103复合光催化剂在室内污 染物乙醛的光催化降解中的应用。
[0016] 与现有技术相比，本发明的积极效果如下：
[0017] 本发明基于溶剂热方法，通过改变原料液组分、溶剂热时间及温度可制备空腔核 壳结构Ti02/W03复合光催化剂。本发明通过采用一锅法制备空腔核壳结构Ti02/W0 3复合光 催化剂，该制备方法无需硬模板剂、简便快捷、可控性强。制备所得Ti02/W03复合光催化剂 具有较大的比表面积，结构稳定，光生电子-空穴分离效率高，光催化氧化性强，可将其应 用于室内污染物乙醛的光催化降解。
【附图说明】
[0018] 图1实施例2制备的催化剂样品（a)和经550 °C马弗炉中焙烧3h后催化剂（b)的 X-射线晶体衍射图；
[0019] 图2实施例2样品的扫描电子显微镜图（a)和透射电子显微镜图（b);实施例3样 品的扫描电子显微镜图（c);实施例5样品的扫描电子显微镜图（d)
[0020] 图3实施例2样品的氮气吸脱附等温曲线（a)及孔径分布图（b);
[0021] 图4实施例2, 3, 5样品对乙醛的光催化降解活性图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0023] 实施例1
[0024] 水浴条件下，将140uL(l. 27mmol)的四氯化钛加入到20mL叔丁醇，20mL乙二醇中， 剧烈搅拌至四氯化钛完全溶解形成透明溶液，将LOg六氯化钨（2. 52mmol)溶解在50mL 无水乙醇中，然后将上述混合溶液转移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜体积约90% )，在 160°C保持48h后自然冷却至室温，离心洗涤后即制得空腔核壳结构Ti02/W03复合型光催化 剂。
[0025] 测试结果：所制备催化剂形貌为具有空腔的核壳结构，球形外表面生长附着小颗 粒的针状结构，核壳球粒径约l-2um，空腔直径约200nm，催化剂比表面约189m2/g，形貌较均 〇
[0026] 实施例2
[0027] 水浴条件下，将140uL(l. 27mmol)的四氯化钛加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 剧烈搅拌至四氯化钛完全溶解形成透明溶液，将LOg六氯化钨（2. 52mmol)溶解在50mL 无水乙醇中，然后将上述混合溶液转移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜体积约90% )，在 160°C保持48h后自然冷却至室温，离心洗涤后即制得空腔核壳结构Ti02/W03复合型光催化 剂。
[0028] 测试结果：通过SEM和TEM图谱测试，发现催化剂形貌为具有空腔的核壳结构，球 形外表面生长附着小颗粒的针状结构，核壳球粒径约l-2um，空腔直径约200nm，催化剂比 表面约为203m2/g，形貌较均一。
[0029] 实施例3
[0030] 水浴条件下，将280uL(2. 54mmol)的四氯化钛加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 剧烈搅拌至四氯化钛完全溶解形成透明溶液，将〇.5g六氯化钨（1.26mm〇l)溶解在50mL 无水乙醇中，然后将上述混合溶液转移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜体积约90% )，在 160°C保持48h后自然冷却至室温，离心洗涤后即制得空腔核壳结构Ti02/W03复合型光催化 剂。
[0031] 测试结果：通过扫描电子显微镜（SEM)观察，催化剂为具有核壳的球形结构，外表 面为小颗粒附着，催化剂比表面约为165m2/g针状结构消失。
[0032] 实施例4
[0033] 水浴条件下，将560uL(5. 08mmol)的四氯化钛加入到30mL叔丁醇，IOmL乙二醇中， 剧烈搅拌至四氯化钛完全溶解形成透明溶液，将LOg六氯化钨（2. 52mmol)溶解在50mL 无水乙醇中，然后将上述混合溶液转移到IOOmL聚四氟乙烯釜中（占釜体积约90% )，在 160°C保持48h后自然冷却至室温，离心洗涤后即制得空腔核壳结构Ti02/W03复合型光催化 剂。
[0034] 测试结果：通过SEM测试，发现催化剂形貌为具有空腔的