混合光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种wo3/c3n4复合光催化剂的制备方法，属于纳米科技领域。
【背景技术】
[0002]半导体材料具有无毒、成本低和物理化学性能独特的优点，使其研宄得到了广泛的关注。C3N4作为N型半导体，其光吸收阈值约为420nm，高于目前最常用的半导体材料T12的387nm。可见，C3N4具有良好的光吸收能力。而WO 3由于具有带隙小、光吸收频率范围较大、能有效利用可见光、亲水性强、在水中分散性好、光催化效率高等优点，既可以单独用作光催化剂，也可以用冊3修饰T12、碳纳米管、C3N4等提高它们的光催化效率，还可以与其他半导体混合制备复合光催化材料，获得较高的光催化效率。因此，制备W03/C3N4复合光催化剂有着重要的意义。
[0003]以WO3为基体的光催化剂，国内外的研宄比较广泛。Fujishima和Honda在Nature,1972，238 (5358): 37~38杂志上发表的关于T12电极在紫外光照射下可分解水的论文，标志着一种新型光催化剂时代的开始。近几年时间里，研宄者对非金属改性冊3也做了一定得研宄。陈启元研宄小组在J.Phys.Chem B, 2004, 108 (19): 5995~6003上，报道了非金属掺杂能够拓展WO3的光吸收范围，大幅度提高其光催化活性。S.C.Yan, Z.S.Li, Z.G.Zou在Langmuir, 2009, 25 (17): 10397~10401 中，指出 C3N4在光降解有机污染物、光解水制氢、催化有机反应等方面有潜在的应用场景。王璇、郭芹在[J].中国钨业，2010，6 (3): 24~26上，指出C掺杂在一定程度上改变了 WO3的晶体结构，在不产生晶体学切变的前提下，使得催化剂表面W5+和氧空位含量增加，提高了 WO 3的光吸收性能和电子传输性能，从而有利于光催化活性的提高。
[0004]目前，主要采用研磨的方法的制备W03/C3N4复合光催化剂，现有技术研磨法制备WVC3N4复合光催化剂对罗丹明B的催化降解率为80-90%。且经研宄不难发现，由于简单的机械研磨并未将胃03与C 3N4分散完全，使其得到的WO 3/C3N4复合光催化剂的效果没有最大的发挥出来，其用于催化。并且进一步胃03的形貌，也是影响WO 3/C3N4复合光催化剂光催化性能的一个因素。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一是为了解决现有技术研磨法制备W03/C3N4复合光催化剂的过程中，由于简单的机械研磨并未将评03与C 3N4分散完全，最终使得到的WO 3/C3N4复合材料催化效率低等技术问题而提供一种W03/C3N4复合光催化剂的制备方法，由于在机械混合之后又采用了超声的处理，使得胃03和C 3N4达到一种较好的混合体系，这一杂化体系可明显增强材料的光生电子-空穴对的分离效果，因此得到一种光催化活性高的wo3/c3N4复合光催化剂的。
[0006]本发明的技术方案
一种W03/C3N4复合光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤: (1)、水热法制备胃03纳米粉体
按质量比计算，Na2WO4iNaCl:去离子水为1:1_2:38，优选为1:1.4:38的比例，将Na2W04、NaCl加入到去离子水中，搅拌使其全部溶解，得到混合液，然后用质量百分比浓度为36-37%的HCl水溶液调节pH为2.0-3.5 ；
然后将所得的PH为2.0-3.5的混合液控制转速为300-500r/min进行磁力搅拌Ih后置于水热反应釜中，控制温度为120-180°C进行水热反应12-24h，所得反应液控制转速为6000-10000rpm进行离心3_5min，所得的沉淀用去离子水洗涤直至洗出液pH呈中性，然后放入烘箱中控制温度为70-80°C下进行干燥，自然冷却室温即得得棒状或立方状的胃03纳米粉体；
(2)、C3N4的制备过程
将尿素置于坩祸中，控制升温速率为5-10°C /min升至550V进行煅烧2_5h后，自然冷却至室温，得到C3N4;
(3)、C3N4/W03复合光催化剂的制备
首先，将步骤(I)所得的WO3纳米粉体控制频率为80KHz进行超声30min，超声后用去离子水洗涤至流出液的PH呈中性，然后控制转速为6000-10000rpm离心3_5min，所得的沉淀放入烘箱中控制温度为70-80°C下进行干燥，即得经超声分散处理的评03纳米粉体；将步骤(2)所得的C3N4控制频率为SOKHz进行超声30min，超声后用去离子水洗涤至流出液的pH呈中性，然后控制转速为6000-10000rpm离心3_5min，然后将所得的沉淀放入烘箱中控制温度为70-80°C下进行干燥，即得经超声分散处理的C3N4;
然后，按质量比计算，经超声分散处理的冊3纳米粉体:经超声分散处理的C3N4为1:1.5-2.0，优选为1:1.8的比例，首先将经超声分散处理的WO3纳米粉体和经超声分散处理的C3N4进行机械混合，然后，控制频率为SOKHz进行超声混合30min，超声后用去离子水洗涤至流出液的pH呈中性，然后控制转速为6000-10000rpm离心3_5min，所得的沉淀控制温度为70-80°C进行干燥，即得W03/C3N4复合光催化剂。
[0007]上述的一种W03/C3N4复合光催化剂，由于WO 3和C 3N4均为半导体材料，禁带宽度分别为2.68eV和2.7eV，具有可见光催化活性，因此可以用于可见光降解罗丹明B，其最终的催化转化率在Ih后达到99%，效果显著。
[0008]本发明的有益效果
本发明的一种wo3/c3N4复合光催化剂的制备方法，由于在机械混合之后又采用了超声的处理，使得冊3和C 3N4达到一种较好的混合体系，这一杂化体系可明显增强材料的光生电子-空穴对的分离效果，因而可以提高最终所得的wo3/c3N4复合光催化剂的光催化活性，在同样的条件下，其对罗丹明B的催化降解率比现有技术研磨法制备WCVC3N4复合光催化剂对罗丹明B的催化降解率提高了 8%左右，并且催化时间短，在催化反应Ih后罗丹明B的催化降解率即可达到99%。
【附图说明】
[0009]图1、实施例1中步骤(1)ρΗ2.0下所得冊3纳米粉体的场发射扫描电镜图；
图2、实施例3步骤(I) pH为3.5下所得的WO3纳米粉体的X射线衍射图；
图3、实施例3步骤(I) pH为3.5下所得的胃03纳米粉体的场发射扫描电镜图； 图4、实施例3最终所得的W03/C3N4复合光催化剂的场发射扫描电镜图；
图5、实施例3所得的C3N4/W03复合光催化剂可见光下降解罗丹明B (RhB)图。
【具体实施方式】
[0010]下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0011]实施例1
一种W03/C3N4复合光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)、水热法制备胃03纳米粉体
按质量比计算，Na2WO4-NaCl:去离子水为1:1.4:38的比例，将1.65g的Na2W04、2.32g的NaCl加入到38.0g的去离子水中，搅拌使其全部溶解，得到混合液，然后用质量百分比浓度为36-37%的HCl水溶液调pH为2.0，然后将所得的pH为2.0的混合液控制磁力搅拌转速为300-500r/min进行搅拌Ih后置于水热反应釜中，控制温度为180°C进行水热反应24h，所得反应液控制转速为8000rpm进行离心4min，离心后所得的沉淀用去离子水超速的条件下进行洗涤直至洗出液PH呈中性，然后控制温度为80°C干燥1h后，自然冷却室温即得评03纳米粉体；
(2)、C3N4的制备过程
将20 g尿素置于坩祸中，控制升温速率为10°C /min升至550°C保温Ih进行煅烧，自然冷却至室温，得到C3N4;
(3)、C3N4/W03复合光催化剂的制备
首先，将步骤(I)所得的WO3纳米粉体控制超声频率为80KHz下进行超声30min，超声后用去离子水洗涤至流出液的pH呈中性，然后控制转速为6000-10000rpm离心3-5 min，所得的沉淀控制温度为70-80°C进行干燥，即得经超声分散处理的胃03纳米粉体；
将步骤(2)所得的C3N4控制频率为SOKHz进行超声30min，超声后用去离子水洗涤至流出液的pH呈中性，然后控制转速为6000-10000rpm离心3_5min，所得的沉淀放入烘箱中控制温度为70-80°C下进行干燥，即得经超声分散处理的C3N4;
然后，按质量比计算，经超声分散处理的胃03纳米粉体:经超声分散处理的C 3N4为1:1.8的比例，首先将经超声分散处理的胃03纳米粉体和经超声分散处理的C 3N4进行机械研磨混合，然后，控制频率为