一种磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的制备方法

本发明涉及光催化剂技术领域，具体为一种磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的制备方法。

背景技术：

随着社会经济的发展，工业化程度的不断推进，环境污染问题愈发严重，其中水污染问题尤为突出。光催化降解是目前应用的最多也最为成功的一种方法，利用自然光激发半导体的价带和导带跃迁产生的化学氧化剂(如h2o2、oh·、o2·^-、o3)，能有效降解有机物至小分子化合物，甚至最终将它们矿化变成无害的co2和h2o。tio2在之前的报道中能有效降解大部分有机污染物，但还存在电子空穴复合率高，降解效率低等缺点。寻找到更为高效低廉的催化剂已是亟待解决的问题。

在之前的文献中已报道过磷酸银和三氧化钨都是良好的光催化剂。本专利中利用降解效果优异的光催化剂磷酸银和三氧化钨复合，不仅可以提高磷酸银的稳定性，还能利用复合后形成的异质结降解电子和空穴复合率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的制备方法,包括以下步骤：a、制备三氧化钨粉体；b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂；c、磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的降解效果评估。

优选的，所述步骤a具体操作方法如下：

1)加入50～70ml的十二烷基苯磺酸溶液，再加入50～70ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀；

2)往步骤1)中加入0.3300g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h；

3)待步骤2)冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥；

4)将步骤3)中的粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

优选的，所述步骤b具体操作方法如下：

a、将0.2320g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀，然后加入0.1699g硝酸银，不停搅拌；

b、将磷酸氢二钠0.1780g加入5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液,然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入步骤a中，全过程不停搅拌；

c、将步骤b得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h；

d、把步骤c得到的产物分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干得到目标产物。

优选的，所述步骤c具体方法如下：称取步骤d得到的产物30mg，降解浓度30mg/l的亚甲基蓝溶液，降解完成后检测产物浓度。

优选的，所述步骤3)中干燥温度为80-100℃。

优选的，所述步骤d中烘干温度为100-120℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用水热-固相法制备三氧化钨，具有操作简便、经济环保等优势；本发明通过磷酸银与三氧化钨的复合，不仅提高了磷酸银的稳定性且光催化效率极大提高。通过控制钨酸钠与硝酸银的比例制备一系列三氧化钨与磷酸银的复合物，对有机污染物表现出优异的降解效果。

附图说明

图1为本发明制备流程图；

图2为本发明三氧化钨的sem图；

图3为本发明磷酸银掺杂三氧化钨的sem图；

图4为本发明磷酸银掺杂三氧化钨的能谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为10％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将1.3060g十二烷基苯磺酸溶于100～140ml水中，再加入100～140ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入1.3200g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂(磷酸银负载量为10％)

将0.9280g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.0680g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.0712g加入0.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

实施例二：

磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为20％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将0.6530g十二烷基苯磺酸溶于50～70ml水中，再加入50～70ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入0.6600g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂

将0.4640g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.0680g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.0712g加入1.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

实施例3

磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为40％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将1.9590g十二烷基苯磺酸溶于100～140ml水中，再加入100～140ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入1.9800g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂

将1.3920g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.4078g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.4272g加入1.0ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

实施例4

磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为60％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将0.3265g十二烷基苯磺酸溶于100～140ml水中，再加入100～140ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入0.3300g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂

将0.2320g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.1019g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.1068g加入2ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

步骤a中三氧化钨在扫描电镜下呈方块状，如图2所示。

步骤b中磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为60％)在扫描电镜下可看到，小颗粒状的磷酸银负载在三氧化钨表面，如图3所示。

步b中磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为60％)能谱图中可见特征元素o、w、p、ag。

实施例5

磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为80％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将1.6325g十二烷基苯磺酸溶于100～140ml水中，再加入100～140ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入1.6500g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂

将1.1600g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.6796g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.7120g加入2ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

实施例6

磷酸银掺杂三氧化钨(磷酸银负载量为100％)光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a、制备三氧化钨粉体

将0.9795g十二烷基苯磺酸溶于100～140ml水中，再加入100～140ml乙醇，搅拌10～20min使溶液混合均匀。然后再加入0.9900g钨酸钠，在40℃条件下搅拌30～40min，搅拌溶解后放入聚四氟乙烯反应釜中，在180～190℃条件下反应24～28h。冷却至室温后，分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中干燥，得到淡黄色粉体。将该粉体放入马沸炉中，以12℃/min速度加热至520～560℃，反应6～8h。

b、制备磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂

将0.6960g三氧化钨溶于50～60ml水中，搅拌均匀。然后加入0.5097g硝酸银，不停搅拌。将磷酸氢二钠0.5340g加入1.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入三氧化钨溶液中，全过程不停搅拌。得到的产物放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃条件下反应6～8h。反应结束后分别用超纯水和乙醇洗涤2～3次，然后在烘箱中烘干。

实施例7

磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的催化降解效果评估，包括如下步骤：

a、制备有机污染物，分别称取30、40、50、60mg亚甲基蓝溶于1l水中，制备得到30、40、50、60mg/l的亚甲基蓝溶液。

b、制备磷酸银。将0.5097g硝酸银，不停搅拌。再将磷酸氢二钠0.5340g加入1.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入硝酸银溶液中，得到磷酸银。

c、称取不同磷酸银负载量为10％、20％、40％、60％、80％、100％的磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂30、40、50、60mg，用于降解浓度分别为30、40、50、60mg/l的亚甲基蓝溶液。在自然光照下，加热温度为30、40、50℃，降解时间为3、4、5、6min。

降解完成后用紫外可见分光光度计检测亚甲基蓝浓度。

降解完成后用用气相质谱联用仪检测降解产物。

实施例8

磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的催化降解效果评估，包括如下步骤：

a、制备有机污染物，分别称取30、40、50、60mg甲基橙溶于1l水中，制备得到30、40、50、60mg/l的甲基橙溶液。

b、制备磷酸银。将0.5097g硝酸银，不停搅拌。再将磷酸氢二钠0.5340g加入1.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入硝酸银溶液中，得到磷酸银。

c、称取不同磷酸银负载量为10％、20％、40％、60％、80％、100％的磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂30、40、50、60mg，用于降解浓度分别为30、40、50、60mg/l的甲基橙溶液。在自然光照下，加热温度为30、40、50℃，降解时间为3、4、5、6min。

降解完成后用紫外可见分光光度计检测甲基橙浓度。

降解完成后用用气相质谱联用仪检测降解产物。

实施例九：

磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂的催化降解效果评估，包括如下步骤：

a、制备有机污染物，分别称取30、40、50、60mg苯酚溶于1l水中，制备得到30、40、50、60mg/l的苯酚溶液。

b、制备磷酸银。将0.5097g硝酸银，不停搅拌。再将磷酸氢二钠0.5340g加入1.5ml水中，搅拌5～6min，得到磷酸氢二钠溶液。然后把磷酸氢二钠溶液逐滴加入硝酸银溶液中，得到磷酸银。

c、称取不同磷酸银负载量为10％、20％、40％、60％、80％、100％的磷酸银掺杂三氧化钨光催化剂30、40、50、60mg，用于降解浓度分别为30、40、50、60mg/l的苯酚溶液。在自然光照下，加热温度为30、40、50℃，降解时间为3、4、5、6min。

降解完成后用紫外可见分光光度计检测苯酚浓度。

降解完成后用用气相质谱联用仪检测降解产物。

综上所述，本发明利用水热-固相法制备三氧化钨，具有操作简便、经济环保等优势；本发明通过磷酸银与三氧化钨的复合，不仅提高了磷酸银的稳定性且光催化效率极大提高。通过控制钨酸钠与硝酸银的比例制备一系列三氧化钨与磷酸银的复合物，对有机污染物表现出优异的降解效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。