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一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2016-11-18
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2017-06-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2019-06-28
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2036-11-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201611015471.5 申请日 2016-11-18
公开/公告号 CN106693951B 公开/公告日 2019-06-28
授权日 2019-06-28 预估到期日 2036-11-18
申请年 2016年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 B01J23/30B01J37/10C02F1/30 主分类号 B01J23/30
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、Hongliang Man,et.al..Studies onCsxWO3/BiOCl composite as a novel visiblelight droven photocatalyst《.JMateriomics》.2016,第2卷第338-343页. Xiaoyong Wu,et.al..A CsxWO3/ZnOnanocomposite as a smart coating forphotocatalytic environmental cleanup andheat insulation《.Nanoscale》.2015,第7卷第17048-17054页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 6 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江苏大学 当前专利权人 江苏大学
发明人 严学华、叶南飞、沙大巍、戴煜、陈明、王静静、王琼、程晓农 第一发明人 严学华
地址 江苏省镇江市京口区学府路301号 邮编 212013
申请人数量 1 发明人数量 8
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省镇江市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明涉及一种TiO2/CsxWO3的复合光催化剂及其制备方法。通过二步溶剂热法制备出TiO2/CsxWO3(x=0.2~0.4)。本发明中的TiO2/CsxWO3复合材料具有稳定,均匀的复合形貌,TiO2纳米粒子均匀地分布在CsxWO3微球的表面。本发明中的CsxWO3/TiO2复合材料具有良好的光催化活性,其催化活性在TiO2单体的基础上有了显著的提升。在2小时人造可见光源的照射下降解罗丹明B染料,降解率达到80%。该材料具有良好的光催化活性,制备工艺简单、绿色环保,在工业污水处理领域具有很大的应用前景。
  • 摘要附图
    一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂及其制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂及其制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2019-06-28 授权
2 2017-06-16 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 23/30 专利申请号: 201611015471.5 申请日: 2016.11.18
3 2017-05-24 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂,x=0.2~0.4,其特征在于:所述复合光催化剂具有稳定,均匀的复合形貌,TiO2纳米粒子均匀地分布在CsxWO3微球的表面;其催化活性在TiO2单体的基础上有了显著的提升,在2小时人造可见光源的照射下降解罗丹明B染料,降解率达到80%;TiO2纳米粒子尺寸为3nm,球状CsxWO3的直径3um。

2.如权利要求1所述的一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)称取WCl6溶解在无水乙醇中,磁力搅拌后得到黄色溶液;
(2)在磁力搅拌条件下,向黄色溶液中加入称量好的CsOH·H2O,继续搅拌后加入乙酸,接着将溶液转入到反应釜中,在240℃下反应20h,产物用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后得到CsxWO3粒子;
(3)按比例称取上述所得的CsxWO3分散在乙醇中,超声使其分散均匀,加入钛酸四正丁酯,磁力搅拌后缓慢加入去离子水,继续搅拌后将溶液转移到反应釜中,180℃下反应6h,产物洗涤、烘干后即得TiO2/CsxWO3复合光催化剂。

3.如权利要求2所述的一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,磁力搅拌的时间为30min。

4.如权利要求2所述的一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,继续搅拌的时间为5min;乙酸与CsOH·H2O的体积质量比为:10ml:0.065g,离心洗涤的离心速率8000rpm,离心时间6min。

5.如权利要求2所述的一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,超声时间为40min,磁力搅拌时间为10min;继续搅拌时间为10min;洗涤指经去离子水和乙醇离心洗涤,干燥指在烘箱中60℃烘干;去离子水与步骤(2)中的乙酸的体积比为1:
100。

6.如权利要求2所述的一种TiO2/CsxWO3复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,TiO2/CsxWO3复合光催化剂中,TiO2与CsxWO3质量比为1:1。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种TiO2/CsxWO3的复合光催化剂及其制备方法。通过二步溶剂热法制备出TiO2/CsxWO3(x=0.2~0.4)。该材料具有良好的光催化活性,制备工艺简单、绿色环保,在工业污水处理领域具有很大的应用前景。

背景技术

[0002] 随着工业化的发展,水污染的问题和能源危机已变得越来越严重。传统的污水处理方法已经满足不了人们的要求。寻找出一种清洁,高效,节能环保的污水处理方法,成了人们研究的热点方向。
[0003] 自1972年首次发现TiO2具有光催化活性以来,光催化技术的研究一直是材料领域的热点方向。光催化技术凭借其节能环保、无二次污染等优点为污水的处理提供了一个非常好的解决途径。半导体光催化材料可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能处理空气中或者水中有毒有害物质,改善环境,达到资源利用生态化的目的。目前,各种不同的半导体光光催化剂材料被广泛研究,如ZnO,g-C3N4等,但是TiO2凭借其材料来源广泛,价格低廉,无生物毒性等优点成为光催化研究的主要材料,并且开发出多种产品应用于实际生活中。
[0004] 但是,TiO2光催化剂也存在着一些缺陷,例如,其光响应范围较窄,只能吸收太阳光中的紫外光,同时其量子效率偏低,并且光生电子-空穴复合速率高,这些都阻碍了其进一步的发展与应用。在这种背景下,如何提高TiO2的量子效率和扩展其光响应范围,成了TiO2光催化剂的研究重点。至今为止,多种方法已经被用来提高其量子效率和扩展其光响应范围,如:金属离子掺杂和非金属离子掺杂、半导体复合等。但是,上述方法改性后二氧化钛的光催化效率、稳定性以及在实际应用中的反复使用性受到了一定的限制。
[0005] 近年来,利用其他材料的光学性质来提高TiO2催化剂的可见光利用率的研究取得了一定的进展,得到的TiO2基复合光催化剂在太阳光的照射下表现出良好的光催化活性。本发明利用CsxWO3粒子高的可见光透过率这一特性,与TiO2进行复合,形成0D/3D的结构,有效地提高了TiO2的可见光利用率和光催化活性。

发明内容

[0006] 本发明的目的是制备出具有高的可见光利用率和高催化活性的TiO2基复合光催化剂,并且其催化循环稳定性高,推进TiO2的实际应用。
[0007] 本发明中的TiO2/CsxWO3复合材料具有稳定,均匀的复合形貌,TiO2纳米粒子均匀地分布在CsxWO3微球的表面。如图1所示。TiO2纳米粒子尺寸为3nm,球状CsxWO3的直径3um。
[0008] 本发明中的CsxWO3/TiO2复合材料具有良好的光催化活性,其催化活性在 TiO2单体的基础上有了显著的提升。在2小时人造可见光源的照射下降解罗丹明B染料,降解率达到80%,CsxWO3/TiO2复合光催化剂比商用TiO2(P25)表现出更好的光催化活性。如图2所示。
[0009] 实现本发明所采用的技术方案为:一种CsxWO3/TiO2复合光催化剂,通过二步溶剂热法制得,具有工艺简单、成本低廉、绿色无污染等优点,所得TiO2纳米粒子均匀分布在三维球状CsxWO3表面,并且表现出优良的光催化性能,制备步骤如下:
[0010] (1)称取WCl6溶解在无水乙醇中,磁力搅拌后得到黄色溶液;
[0011] (2)在磁力搅拌条件下,向黄色溶液中加入称量好的CsOH·H2O,继续搅拌后加入乙酸,接着将溶液转入到反应釜中,在240℃下反应20h,产物用去离子水和乙醇离心洗涤,干燥后得到CsxWO3粒子;
[0012] (3)按比例称取上述所得的CsxWO3分散在乙醇中,超声使其分散均匀,加入钛酸四正丁酯,磁力搅拌后缓慢加入去离子水,继续搅拌后将溶液转移到反应釜中,180℃下反应6h,产物洗涤、烘干后即得TiO2/CsxWO3复合光催化剂。
[0013] 进一步地,步骤(1)中,磁力搅拌的时间为30min。
[0014] 进一步地,步骤(2)中,继续搅拌的时间为5min;乙酸与CsOH·H2O的体积质量比为:10ml:0.065g,离心洗涤的离心速率8000rpm,离心时间6min。
[0015] 进一步地,步骤(3)中,超声时间为40min,磁力搅拌时间为10min;继续搅拌时间为10min;洗涤指经去离子水和乙醇离心洗涤,干燥指在烘箱中60℃烘干;去离子水与步骤(2)中的乙酸的体积比为1:100。
[0016] 进一步地,步骤(3)中,TiO2/CsxWO3复合光催化剂中,TiO2与CsxWO3质量比为1:1。
[0017] 本发明所制得的球状CsxWO3粒子与已报道的棒状CsxWO3粒子的合成工艺主要区别在水热反应温度上。本发明在240℃的水热条件下反应,提高了WCl6与CsOH·H2O反应生成CsxWO3的动力学速率;并且,相比较在200℃下反应生成棒状CsxWO3粒子,这更高的反应速率抑制了CsxWO3粒子的定向生长,因此本发明获得的是各向同性生长的球状CsxWO3粒子,所制得的球状CsxWO3粒子相比较棒状CsxWO3粒子,具有更大的比表面积,有利于TiO2附着在其表面形核生长,同时有利于合成的复合催化剂吸附性能的提高。

实施方案

[0020] 本发明的实施方案是一种工艺简单、成本低廉、绿色环保的合成方法,通过溶剂热法制备出TiO2/CsxWO3复合材料,具有0D/3D的复合形貌特征,提高材料的光催化活性和可见光利用率。
[0021] 本发明中的TiO2/CsxWO3复合光催化剂,具有良好的催化活性。可见光条件下降解罗丹明B的实验,显示其具有良好的催化活性。
[0022] 本发明设计优良光催化活性CsxWO3/TiO2复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0023] (1)称取0.2976g WCl6溶解在40ml无水乙醇中,磁力搅拌30min后得到黄色溶液;
[0024] (2)在磁力搅拌条件下,向黄色溶液中加入称量好的0.065gCsOH·H2O,继续搅拌5min,然后加入10ml乙酸,接着溶液转入到150ml的反应釜中,在240℃下反应20h,产物用去离子水和酒精离心洗涤,离心速率为8000rpm,离心时间6min,干燥后得到CsxWO3粒子;
[0025] (3)按比例称取上述所得的CsxWO3分散在60ml乙醇中,超声40min使其分散均匀。加入0.5ml的钛酸四正丁酯,磁力搅拌10min后缓慢加入0.1ml去离子水,继续搅拌10min,然后溶液转移到150ml的反应釜中,180℃下反应6h。产物用去离子水和酒精离心洗涤后在干燥箱中60℃烘干,即得到CsxWO3/TiO2复合光催化剂。

附图说明

[0018] 图1为TiO2/CsxWO3复合材料的扫描电镜图。
[0019] 图2为TiO2/CsxWO3复合材料的光催化降解图。
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