專利名稱：一種立方結(jié)構(gòu)ZnWO₄ 納米晶光催化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用聲化學(xué)結(jié)合微波反應(yīng)法制備立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料的方法。
背景技術(shù)：
ZnffO4納米晶具有光致發(fā)光性和光催化性，作為光催化劑可以用來對空氣和水中的有機(jī)污染物進(jìn)行有效的降解。在反應(yīng)中，利用模板技術(shù)，通過選用合適的模板劑可達(dá)到對材料的結(jié)晶形態(tài)控制和調(diào)節(jié)。一般情況下，在制備孔狀材料時孔徑的大小隨著碳鏈的增長而增大，在制備線狀的材料時線度的大小也是隨著碳鏈的增長而增大。通過模板劑制備ZnWO4已有報(bào)道，楊魁勝等人采用水熱法，以聚乙二醇(PEG2000)為分散劑，制備了 ZnWO4 =Er3+, Yb3+納米棒[楊魁勝，白旭，高艷敏等.ZnWO4 :Er3+，Yb3+納米棒的制備及發(fā)光性能[J].無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26
(6):1078-1082.]。吳菊等人用PVP和SDBS作為修飾劑利用水熱法合成了納米鎢酸鋅[吳菊，楊梅，龔書生等.納米鎢酸鋅的制備及其光催化性質(zhì)的研究[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27 (2):85-89.]。但上述方法都是采用水熱法，反應(yīng)時間長，制備出棒狀結(jié)構(gòu)的ZnW04。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種反應(yīng)時間短、無需后期熱處理，且形貌可控的立方·結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是I)將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2H20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為O. lmol/L O. 4mol/L 溶液 A ;2)將分析純的PVA (聚乙烯醇)檸檬酸鈉=1 :0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 2^0. 6mol/L的溶液B ；3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn (NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. lmol/L^O. 4mol/L溶液C ;4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A C=1 (O. 7^1. 4)的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，用O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7 7. 5，同時超聲反應(yīng)3 5h，控制超聲功率在50(T800W，形成溶液D ；5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為30(T800W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)2(T50min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次，然后在6(T80°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。所述的干燥采用電熱鼓風(fēng)干燥箱。有益的效果
本發(fā)明采用聲化學(xué)結(jié)合微波反應(yīng)法，以PVA作為模板劑，制備立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料，反應(yīng)過程在液相中一次完成、產(chǎn)物分散性好，形貌均一，且工藝設(shè)備簡單， 所得產(chǎn)物純度高，合成的立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶可在60min內(nèi)，對羅丹明B的降解率達(dá)到 989^100%。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I制備的立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料用日本電子 JEM-3010型透射電子顯微鏡圖。具體實(shí)施方案
實(shí)施例I :
I)將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2Η20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為 O. lmol/L 溶液 A ；
2)將分析純的PVA (聚乙烯醇)檸檬酸鈉=1 0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 4mol/L的溶液B ；
3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn (NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. lmol/L溶液C ；
4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A C=1 I的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，用 O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7. 1，同時超聲反應(yīng)5h，控制超聲功率在800W，形成溶液D ;
5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為300W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)30min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；
6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次， 然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱中60°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。
將本發(fā)明制備的有機(jī)物復(fù)合ZnWO4納米晶光催化材料用日本理學(xué)D/max2000PC X射線衍射儀分析樣品，發(fā)現(xiàn)為純相的ZnW04。從圖I中可以看出，產(chǎn)物的長X寬約為 50nmX 30nm 納米晶。
實(shí)施例2
I)將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2H20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為O.2mol/L 溶液 A ；
2)將分析純的PVA (聚乙烯醇)檸檬酸鈉=1 0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 5mol/L的溶液B ；
3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn (NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. 2mol/L溶液C ；
4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A C=1 0. 7的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中， 用O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7. 3，同時超聲反應(yīng)3h，控制超聲功率在700W，形成溶液D ；
5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為500W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)50min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；
6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次，然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱中80°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。實(shí)施例3:I)將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2H20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為O. lmol/L 溶液 A ；
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2)將分析純的PVA (聚乙烯醇)檸檬酸鈉=1 :0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 6mol/L的溶液B ；3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn (NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. 4mol/L溶液C ；4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A C=1 1. 4的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，用O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7. 0，同時超聲反應(yīng)4h，控制超聲功率在500W，形成溶液D ；5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為600W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)20min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次，然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱中70°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。實(shí)施例4 I)將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2H20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為O. 4mol/L 溶液 A ；2)將分析純的PVA (聚乙烯醇)檸檬酸鈉=1 :0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 2mol/L的溶液B ；3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn (NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. 3mol/L溶液C ；4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A C=1 1. 2的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，用O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7. 5，同時超聲反應(yīng)5h，控制超聲功率在600W，形成溶液D ；5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為800W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)40min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次，然后在電熱鼓風(fēng)干燥箱中60°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。按照本發(fā)明的模板劑輔助微波水熱法，以PVA作為模板劑，制備有機(jī)物復(fù)合ZnWO4納米晶光催化材料，且可以通過反應(yīng)溫度、時間、PH和模板劑用量來控制產(chǎn)物的形貌和光催化性能；反應(yīng)過程在液相中一次完成、產(chǎn)物分散性好，形貌均一，且工藝設(shè)備簡單，所得產(chǎn)物純度高。
權(quán)利要求
1.一種立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 O將分析純的二水鎢酸鈉(Na2WO4 · 2H20)溶于去離子水中，配制成鎢酸鈉濃度為O.lmol/L O. 4mol/L 溶液 A ; 2)將分析純的PVA(聚乙烯醇):檸檬酸鈉=1 :0. I的摩爾比混合后溶于去離子水中，配制成PVA濃度為O. 2^0. 6mol/L的溶液B ； 3)在溶液B中加入硝酸鋅(Zn(NO3)2),配置成Zn2+濃度為O. lmol/L^O. 4mol/L溶液C ； 4)在聲化學(xué)反應(yīng)中，按溶液A:C=1 (0. 7^1.4)的體積比將溶液A緩慢滴加到溶液C中，用O. lmol/L的NaOH溶液或HNO3調(diào)節(jié)pH=7 7. 5，同時超聲反應(yīng)3飛h，控制超聲功率在50(T800W，形成溶液D ； 5)將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，設(shè)定微波功率為30(T800W，采用汞燈為紫外光源，紫外燈功率為300W，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，反應(yīng)2(T50min，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀； 6)打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物3 4次，然后在6(T80°C干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料的制備方法，其特征在于所述的干燥采用電熱鼓風(fēng)干燥箱。
全文摘要
一種立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料的制備方法，配制鎢酸鈉溶液A；將PVA與檸檬酸鈉混合后溶于去離子水中配制溶液B；在溶液B中加入硝酸鋅得溶液C；在聲化學(xué)反應(yīng)中將溶液A緩慢滴加到溶液C中調(diào)節(jié)pH=7~7.5，同時超聲反應(yīng)形成溶液D；將溶液D加入微波光反應(yīng)儀中，采用汞燈為紫外光源，在施加微波反應(yīng)的同時，施加紫外輻照，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出反應(yīng)儀；打開反應(yīng)儀，采用離心分離產(chǎn)物，分別用去離子水和無水乙醇清洗產(chǎn)物，然后干燥得到立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料。本發(fā)明采用聲化學(xué)結(jié)合微波反應(yīng)法，以PVA作為模板劑，制備立方結(jié)構(gòu)ZnWO4納米晶光催化材料，反應(yīng)過程在液相中一次完成、產(chǎn)物分散性好，形貌均一，且工藝設(shè)備簡單，所得產(chǎn)物純度高。
文檔編號B01J23/30GK102923780SQ201210458710
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者曹麗云, 張曉薇, 黃劍鋒, 劉一軍, 李佳, 張振偉, 孟巖 申請人:陜西科技大學(xué)