一种络合微波水热制备花球状ZnWO₄光催化材料的方法

专利名称：一种络合微波水热制备花球状ZnWO₄ 光催化材料的方法
技术领域：
本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种络合微波水热制备花球状ZnWO4光催化材料的方法。
背景技术：
ZnffO4粉体具有光致发光性和光催化性，作为光催化剂可以用来对空气和水中的有机污染物(例如，罗丹明B，孔雀绿和甲醛)进行有效的降解。20世纪90年代中期以后，人们对ZnWO4的研究开始逐渐转向微晶和纳米晶领域，目前已有一些制备ZnWO4纳米粉体的报道，研究者尝试不同的制备方法制备了一些具有不同形貌的ZnWO4纳米粉体，周际新采用固体粉末法制备出了钨酸锌晶须[周际新.钨酸盐晶须的制备[D].上海上海交通大学，2003. ]，Changlin Yua等人采用超声法制备出ZnWO4 纳米棒[Changlin Yua, Jimmy C. Yu. Sonochemical fabrication, characterizationand photocatalytic properties of Ag/Znff04nanorod catalyst[J]. Materials Scienceand Engineering B, 2009, 164:16-22. ], Wang Lingling 用水热法制备出了棒状及轮胎状ZnffO4[WANGLing-Ling. Hydrothermal Synthesis and Photoluminescent Properties ofZinc Tungstate Nanostructures. Journal of Shanghai second polytechnic university[J]，2009，26(2) :99-104.]。水热法不仅操作简单，工艺灵活可调，而且无需后期热处理，避免了产物形貌的变化，但是反应时间长，成本高
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应时间短，成本低，且形貌可控的的络合微波水热制备花球状ZnWO4光催化材料的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为1)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为0. 02mol/L^0. 07mol/L溶液A ；2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 7. 2 9. OX l(T4mol/L 的溶液 B ；3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为0. 02mol/L 0. 07mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A :C= (0. 9^1. 3)1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4 4. 5，形成无色透明溶液D ；5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为5(Γ60%，设定反应温度为17(T240°C，反应时间为3(T60min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在6(T90°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。 所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。有益的效果
本发明采用络合微波水热法，以CTAB作为络合剂，制备花球状ZnWO4光催化材料的反应在液相中一次完成，不需要后期的晶化热处理，避免了产物在热处理过程中可能导致的团聚、晶粒粗化、形貌改变以及样品与气氛反应等缺陷，且工艺设备简单，所得产物纯度高，形貌可控。


图I是本发明实施例I制备的花球状ZnWO4光催化材料用日本JEOL公司的JSM-5910LV型扫描电镜图。
具体实施方案实施例I :I)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O. 02mol/L 溶液 A ;2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 7.5X10_4mOl/L 的溶液 B;3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 02mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A C=0. 9 1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4. 4，形成无色透明溶液D ；5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为53%，设定反应温度为220°C，反应时间为50min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在电热鼓风干燥箱于70°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。参见附图1，将本发明制备的六瓣扁花球状ZnWO4*催化材料用日本理学D/max2000PC X射线衍射仪分析样品，发现为纯相的ZnW04。从图I中可以看出产物为由ZnWO4纳米棒组装而成的尺寸为2 μ m左右的花球状ZnW04。实施例2 I)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O. 05mol/L 溶液 A ;2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 8. lX10_4mOl/L 的溶液 B ;3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 05mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A C=1. 2 1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4. 0，形成无色透明溶液D ；5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为50%，设定反应温度为180°C，反应时间为60min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在电热鼓风干燥箱于80°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。
实施例3 I)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O. 07mol/L 溶液 A ；2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 7.2X10_4mOl/L 的溶液 B;3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 07mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A C=1 1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4. 2，形成无色透明溶液D ；
5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为54%，设定反应温度为170°C，反应时间为40min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在电热鼓风干燥箱于90°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。实施例4 I)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O. 03mol/L 溶液 A ；2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 9.0X10_4mOl/L 的溶液 B;3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 06mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A C=1. 3 1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4. 5，形成无色透明溶液D ；5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为60%，设定反应温度为200°C，反应时间为30min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在电热鼓风干燥箱于60°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。实施例5 I)将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O. 06mol/L 溶液 A ；2)将分析纯的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为 8.5X10_4mOl/L 的溶液 B;3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4 · 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 03mol/L 溶液 C ；4)在磁力搅拌下，按A C=1. I 1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4. 3，形成无色透明溶液D ；5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为55%，设定反应温度为240°C，反应时间为40min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在电热鼓风干燥箱于90°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。
按照本发明的制备方法制得的花球状ZnWO4纯度高，形貌均一，且可以通过反应温度、时间和pH来控制产物的形貌和光催化性能，而且制备花球状ZnWO4不需要后期的晶化热处理，从而避免了在热处理过程中可能导致的团聚、晶粒粗化、形貌改变以及样 品与气氛反应等缺陷。
权利要求
1.一种络合微波水热制备花球状ZnWO4光催化材料的方法，其特征在于包括以下步骤 O将分析纯的二水钨酸钠(Na2WO4 · 2H20)溶于去离子水中，配制成钨酸钠浓度为O.02mol/L O. 07mol/L 溶液 A ；2)将分析纯的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)溶于去离子水中，配制成CTAB浓度为7.2 9. OX l(T4mol/L 的溶液 B ； 3)将分析纯的七水硫酸锌(ZnSO4· 7H20)溶于溶液B中，配制成Zn2+浓度为O. 02mol/L O. 07mol/L 溶液 C ; 4)在磁力搅拌下，按A:C= (O. 9^1. 3)1的体积比将溶液A缓慢加入溶液C中，并采用质量浓度为10%的NaOH溶液或HNO3溶液调节溶液pH=4 4. 5，形成无色透明溶液D ； 5)将溶液D加入微波水热反应釜中，填充度为5(Γ60%，设定反应温度为17(T240°C，反应时间为3(T60min，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜； 6)打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物3飞次，然后在6(T90°C干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。
2.根据权利要求I所述的络合微波水热制备花球状ZnWO4光催化材料的方法，其特征在于所述的干燥采用电热鼓风干燥箱。
全文摘要
一种络合微波水热制备花球状ZnWO4光催化材料的方法，将二水钨酸钠溶于去离子水得溶液A；将CTAB溶于去离子水得溶液B；将七水硫酸锌溶于溶液B中得溶液C；将溶液A缓慢加入溶液C中，并调节溶液pH=4~4.5，形成无色透明溶液D；将溶液D加入微波水热反应釜中，加热反应，待反应结束后，自然冷却至室温，取出反应釜；打开反应釜，分别采用去离子水和无水乙醇清洗产物，然后干燥得到花球状ZnWO4光催化材料。按照本发明的制备方法制得的花球状ZnWO4纯度高，形貌均一，且可以通过反应温度、时间和pH来控制产物的形貌和光催化性能，而且制备花球状ZnWO4不需要后期的晶化热处理，从而避免了在热处理过程中可能导致的团聚、晶粒粗化、形貌改变以及样品与气氛反应等缺陷。
文档编号B01J35/08GK102949993SQ20121045808
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者曹丽云, 张晓薇, 黄剑锋, 刘一军, 吴建鹏, 李佳, 余芳, 刘亮亮 申请人:陕西科技大学