全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种Ti02/W03/g-c3N4全介孔纳米纤维的应用，尤其涉及一种T1 2/W03/g_C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用。
[0002]本发明中下列表达式的意义为:
[0003]PVP:聚乙烯吡咯烷酮
[0004]WCl6:六氯化钨
[0005]TBOT:钛酸丁酯
【背景技术】
[0006]随着现代工业的迅猛发展，能源危机和环境污染问题日益加剧，开发和利用清洁高效能源成为了各国的当务之急。太阳能作为一种可再生的清洁能源，取之不尽，如何有效的利用太阳能成为了目前研究的热点。
[0007]光催化技术具有可在室温下直接吸收太阳能驱动反应等优点，成为将太阳能直接或间接转换为人类可利用能源的理想生产技术。光催化技术应用的核心在于光催化剂的研制，在过去几十年的发展中，已经报道了数百种光催化剂。但是，目前报道的光催化剂普遍存在光响应波长窄，稳定性差、效率低等问题，严重制约着光催化剂的大规模使用。因此，高效光催化剂的研制任重而道远。
[0008]为了解决光催化剂存在的问题，研究者们做了大量探索，归纳起来主要从材料结构和组分优化等方面着手。材料结构的优化主要指改变催化剂的微观形貌特征，使之具有高比表面积和稳定的几何构造，提高对光的捕获率和对反应物的吸附能力。研究发现一维介孔结构如介孔纳米纤维由于其独特的几何结构和高比表面积，赋予其高效且稳定的光催化活性。组分优化则通过改变能带结构，减小禁带宽度、延长光生载流子的寿命等。主要包括非金属元素掺杂、半导体复合和贵金属负载等。其中不同半导体材料的耦合，尤其是三元体系复合光催化剂能够有效阻滞光生载流子复合，增强太阳能的利用率。Ti02、W0#P g_C3N4均为代表性的半导体光催化剂材料，已经有文献报道了它们单独作为或者是其中两种复合半导体光催化剂的研究工作，但是三元体系的Ti02/W03/g-C3N4光催化剂材料还未见报道。结合一维介孔结构的优势，如果能够制备Ti02/W03/g-C3N4介孔纳米纤维将从两个方向同时强化其光催化性能，有望解决目前传统光催化剂所存在的主要问题，为高效光催化剂尤其是可见光光催化剂奠定一定的研究基础和应用价值。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种光响应波长宽、稳定性好、效率高的Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用。
[0010]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用，该T12MWC3N4全介孔纳米纤维中T1 ^03以T1 2/103纳米纤维形式存在，g_C3N4负载在Ti02/W03纳米纤维上，其中Ti02/W03纳米纤维具有多孔结构，多孔结构包括介孔。
[0011 ] 在上述的一种Ti02/W03/g-c3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/评03纳米纤维为全介孔结构。
[0012]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/胃)3全介孔纳米纤维的介孔孔径为2-30nm。
[0013]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/WO3全介孔纳米纤维的比表面积为10-50m 2/go
[0014]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维用于光水解制氢。
[0015]本发明将三元体系的Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维作为光催化剂用于光水解制氢，从材料结构和组分优化两个方面同时强化了光催化剂的催化性能。
[0016]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维与水的质量比为1: (500-1000)。
[0017]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维与水的质量比为1:800。
[0018]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维用于光水解制氢时还需要加入牺牲剂。
[0019]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，牺牲剂为甲醇。
[0020]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，牺牲剂与水的体积比为1: (2-5)。
[0021 ] 在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，牺牲剂与水的体积比为1:4。
[0022]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维的光响应波长为300-500nm。
[0023]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维的光响应波长为400-500nm。
[0024]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，该纳米纤维的制备方法为:先制备g_C3N4纳米薄片和1102/胃03全介孔纳米纤维，然后将制备得到的g-C3N4纳米薄片和T1 2/W03全介孔纳米纤维分散于溶剂中形成溶液，g_C3N4纳米薄片沉积到Ti02/W03全介孔纳米纤维后分离纳米纤维，再干燥退火得到T1 2/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维。
[0025]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，g-C3N4纳米薄片通过将尿素进行焙烧、研磨后制得。
[0026]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，焙烧温度为450-550 °C，保温时间为3-5h。
[0027]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，焙烧温度为500 °C，保温时间为4h。
[0028]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，T12/103全介孔纳米纤维的制备方法为:将原料PVP、TB0T、WC16溶于溶剂中，并加入发泡剂，得到前驱体纺丝液；将前驱体纺丝液经静电纺丝得到有机前驱体纤维并烘干，获得固态有机前驱体纤维后进行煅烧处理，制得Ti02/W03全介孔纳米纤维。
[0029]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，原料PVP、TB0T、WC16的质量比为(1-2): (1-5):1。
[0030]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，原料PVP、TB0T、WC16的质量比为 1.4:3:1ο
[0031 ] 在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，溶剂为醇和酸的混合溶剂，醇和酸的体积比为(2-5):1。
[0032]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，发泡剂为DIPA0
[0033]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，发泡剂与呢16的质量比(1-5):lo
[0034]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，发泡剂与呢16的质量比2:1。
[0035]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，静电纺丝电压为10-20kV，阴极与阳极之间的距离为15-25cm。
[0036]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，静电纺丝电压为15kV，阴极与阳极之间的距离为20cm。
[0037]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，煅烧温度为450-550°C，保温时间为l_5h。
[0038]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，煅烧温度为500 °C，保温时间为3h。
[0039]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，g-C3N4纳米薄片和T1 2/W03全介孔纳米纤维的质量比为1: (0.5-2)。
[0040]在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介孔纳米纤维在高效光催化剂中的应用中，g-C3N4纳米薄片和T1 2/W03全介孔纳米纤维的质量比为1:1。
[0041 ] 在上述的一种Ti02/W03/g-C3N4全介