磷钨酸-二氧化钛光催化材料

近年来，随着人们生活水平的提高，大量新型装饰材料和豪华时尚的现代家具等生活用品不断进入室内，由此所造成的室内环境污染也日趋严重。目前室内主要污染物甲醛、苯、甲苯等可挥发性有机物(voc)严重超标，给人们身体健康带来极大伤害。

鲜为人知的是，光触媒技术也可应用于室内污染物的治理，例如采用二氧化钛(TiO₂)通过紫外线催化，产生游离电子及空穴，进而产生具有极强氧化作用的活性氧和羟基自由基，进而将空气中的有机污染物氧化成二氧化碳和水。消除速度快，效果好，持续时间长，基本不产生二次污染。

令人遗憾的是，二氧化钛需要紫外光激发，可见光利用率低，室内光线弱会影响催化效果。为了突破光催化氧化技术的瓶颈，人们尝试对TiO₂进行改性，在保持TiO²本身所具有的优点的基础上，使其光催化效应的激发波长红移至可见光波段，例如添加磷钨酸。

众所周知的是，磷钨酸是一种常被应用于工业的环保代酸催化剂，其全称为磷钨杂多酸，多酸化合物的种类繁多，Keggin结构的杂多酸对有机物，及有机污染气体的降解具有一定的应用价值，这是由它自身的优点所决定的，这是因为多金属氧簇配合物的分子可看作量子级的半导体物质；强酸、强氧化性和高光化学活性；毒性低，不污染环境；活性高，反应条件温和，不腐蚀设备。

将磷钨酸与二氧化钛复合，制成复合纳米磷钨酸-二氧化钛光催化材料需要经过以下步骤：

A、预先制取浓度为1％的二氧化钛溶胶：将无机钛盐通过水解得到钛酸溶液；将钛酸溶液通过微波沉淀出二氧化钛颗粒，并进行沉淀水洗；向经过沉淀水洗后的溶液中加入添加剂和催化剂，经分步的温度处理，冷却后，加入沉淀剂，沉淀出非钛类无机杂物，得到纯水性氧化钛溶胶。

B、取质量比为20∶3∶50的二氧化钛溶胶、磷钨酸以及丙二醇甲醚混合均匀得到复合溶胶；

其中首先将磷钨酸溶解在丙二醇甲醚中，然后缓慢加入到二氧化钛溶胶中，同时在60℃下加热搅拌6个小时，直到形成磷钨酸与二氧化钛复合溶胶。

C、将复合溶胶保持在300℃温度加热30分钟，得到干凝胶；

D、将干凝胶通过机械球磨两个小时得到磷钨酸-二氧化钛光催化材料。

在合成过程中，磷钨酸以W-O-P分子键形式结合成稳定网状结构，该结构降低了钛的氧化还原电位，使二氧化钛复合膜光吸收波长产生红移，提高钛的可见光利用率，而且在后续光催化材料加热处理后，磷钨酸的keggin结构不受影响，仍然维持高的催化活性，两者结合，如虎添翼。

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