纳米银/三氧化钨光催化剂

三氧化钨(WO3)是一种重要的光催化半导体材料,该材料广泛应用于半导体多相光催化技术解决工业废水和生活污水污染治理领域。

虽然WO3光催化稳定性良好, 既可以做主催化剂又可以做助催化剂,对光催化降解水中污染物也有较理想的催化效果,但由于WO3的吸收波长范围窄,受到光激发产生电子e 和空穴h+易于复合,从而会影响催化剂的光催化活性,工业中多采取复合的方案来提高三氧化钨的催化活性。

纳米银/三氧化钨光催化剂图片

以钨酸钠为原料,去离子水做为反应溶剂,在催化剂表面负载贵金属银,由于Ag在催化剂表面上沉积,可形成细小的金属颗粒聚焦点,从而形成了电子积累中心,对催化剂的自由电子有最佳的吸引,增大光生电子和空穴的分离几率,使催化剂的光催化活性提高。

目前,用贵金属修饰氧化钨光催化剂表面以改善其光催化活性的方法中,基本都涉及贵金属纳米晶的掺杂,其制备方法工艺复杂,近来,有研究人员对该备工艺进行优化,在不降低性能的前提下,简化了流程,降低了成本,其过程主要有:

1)氧化钨片状纳米材料的制备:将3.5g钨酸钠在20毫升去离子水中超声10‑15分钟分散溶解后,均匀通过阳离子交换树脂填充柱,控制交换速度为25滴/分钟,进行充分交换,制得钨酸浅黄色胶体。静置陈化18小时后在160摄氏度下水热反应24小时,分别用乙醇和去离子水各洗涤3次,制得三氧化钨片状纳米材料。

2)紫外光还原:准确配制质量浓度为0.4%wt的硝酸银溶液200毫升,加入适量硝酸至溶液为pH=1的酸性体系,避光置于超声波发生器中超声分散10分钟。将步骤1制备得到的氧化钨片状纳米材料加入到上述硝酸银溶液中,并在超声波发生器中超声分散20分钟,随后置于紫外灯(波长254nm)下,光还原15分钟,最终获得产物。

3)后续处理:将产物离心并用倾析法滤去上层清液,用乙醇和去离子水分别洗涤3次后,以湿润状态转移至100毫升烧杯中在电加热套上加以5分钟 250摄氏度的焙烧,即可得到具有高催化活性的负载型纳米银/三氧化钨光催化剂。

采用离子交换/水热法制备三氧化钨纳米片,是在光还原法负载纳米银的基础上,在湿润状态加以焙烧以此来提高三氧化钨光催化剂的催化活性,该工艺成本低廉,工艺操作简单,便于工业化。

 

 

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