全介孔納米纖維的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米纖維，尤其涉及一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維。
[0002]本發(fā)明中下列表達(dá)式的意義為:
[0003]PVP:聚乙烯吡咯烷酮
[0004]WCl6:六氯化媽
[0005]TBOT:鈦酸丁酯
【背景技術(shù)】
[0006]隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益加劇，開發(fā)和利用清潔高效能源成為了各國的當(dāng)務(wù)之急。太陽能作為一種可再生的清潔能源，取之不盡，如何有效的利用太陽能成為了目前研究的熱點(diǎn)。
[0007]光催化技術(shù)具有可在室溫下直接吸收太陽能驅(qū)動反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，成為將太陽能直接或間接轉(zhuǎn)換為人類可利用能源的理想生產(chǎn)技術(shù)。光催化技術(shù)應(yīng)用的核心在于光催化劑的研制，在過去幾十年的發(fā)展中，已經(jīng)報道了數(shù)百種光催化劑。但是，目前報道的光催化劑普遍存在光響應(yīng)波長窄，穩(wěn)定性差、效率低等問題，嚴(yán)重制約著光催化劑的大規(guī)模使用。因此，高效光催化劑的研制任重而道遠(yuǎn)。
[0008]為了解決光催化劑存在的問題，研究者們做了大量探索，歸納起來主要從材料結(jié)構(gòu)和組分優(yōu)化等方面著手。材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化主要指改變催化劑的微觀形貌特征，使之具有高比表面積和穩(wěn)定的幾何構(gòu)造，提高對光的捕獲率和對反應(yīng)物的吸附能力。研究發(fā)現(xiàn)一維介孔結(jié)構(gòu)如介孔納米纖維由于其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)和高比表面積，賦予其高效且穩(wěn)定的光催化活性。組分優(yōu)化則通過改變能帶結(jié)構(gòu)，減小禁帶寬度、延長光生載流子的壽命等。主要包括非金屬元素?fù)诫s、半導(dǎo)體復(fù)合和貴金屬負(fù)載等。其中不同半導(dǎo)體材料的耦合，尤其是三元體系復(fù)合光催化劑能夠有效阻滯光生載流子復(fù)合，增強(qiáng)太陽能的利用率。Ti02、W0#P g_C3N4均為代表性的半導(dǎo)體光催化劑材料，已經(jīng)有文獻(xiàn)報道了它們單獨(dú)作為或者是其中兩種復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑的研究工作，但是三元體系的Ti02/W03/g-C3N4光催化劑材料還未見報道。結(jié)合一維介孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，如果能夠制備Ti02/W03/g-C3N4介孔納米纖維將從兩個方向同時強(qiáng)化其光催化性能，有望解決目前傳統(tǒng)光催化劑所存在的主要問題，為高效光催化劑尤其是可見光光催化劑奠定一定的研究基礎(chǔ)和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比表面積高的T12MVg-C3N4全介孔納米纖維。
[0010]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維，Ti02/W03w T1 2/W03納米纖維形式存在，g-c 3N4負(fù)載在T1 2/W03納米纖維上，其中T1 J評03納米纖維具有多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)包括介孔。
[0011]在上述的一種Ti02/W03/g-c3N4全介孔納米纖維中，T1 2/W03納米纖維為全介孔結(jié)構(gòu)。
[0012]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，T1 2/W03全介孔納米纖維的介孔孔徑為2-30nm。
[0013]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，T1 2/W03全介孔納米纖維的比表面積為10-50m2/g。
[0014]本發(fā)明Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維由g-C 3N4負(fù)載T1 2/103全介孔納米纖維組成，具有較高比表面積和穩(wěn)定的幾何構(gòu)造，作為光催化劑用于光催化水解制氫時能提高對光的捕獲率和對反應(yīng)物的吸附能力。
[0015]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，該納米纖維的制備方法為:先制備g-C3N4納米薄片和T1 2/胃03全介孔納米纖維，然后將制備得到的g-C 3N4納米薄片和Ti02/W03全介孔納米纖維分散于溶劑中形成溶液，g-C 3N4納米薄片沉積到T1 2/W03全介孔納米纖維后分離納米纖維，再干燥退火得到Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維。
[0016]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，g_C 3N4納米薄片通過將尿素進(jìn)行焙燒、研磨后制得。
[0017]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，焙燒溫度為450-550°C，保溫時間為3-5ho
[0018]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，焙燒溫度為500°C，保溫時間為4h0
[0019]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，T1 2/W03全介孔納米纖維的制備方法為:將原料PVP、TBOT, WCl6溶于溶劑中，并加入發(fā)泡劑，得到前驅(qū)體紡絲液；將前驅(qū)體紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到有機(jī)前驅(qū)體纖維并烘干，獲得固態(tài)有機(jī)前驅(qū)體纖維后進(jìn)行煅燒處理，制得Ti02/W03全介孔納米纖維。
[0020]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，原料PVP、TBOT, WCl 6的質(zhì)量比為(1-2):(1-5):1。
[0021]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，原料PVP、TBOT, WCl 6的質(zhì)量比為 1.4:3:1。
[0022]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，溶劑為醇和酸的混合溶劑，醇和酸的體積比為(2-5):1。
[0023]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，發(fā)泡劑為DIPA。
[0024]在上述的一種T12MWC3N4全介孔納米纖維中，發(fā)泡劑與WCl6的質(zhì)量比(1_5):
1
[0025]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，發(fā)泡劑與WCl 6的質(zhì)量比2:1。
[0026]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，靜電紡絲電壓為10_20kV，陰極與陽極之間的距離為15-25cm。
[0027]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，靜電紡絲電壓為15kV，陰極與陽極之間的距離為20cm。
[0028]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，煅燒溫度為450_550°C，保溫時間為l-5ho
[0029]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，煅燒溫度為500°C，保溫時間為3h。
[0030]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，g-C 3N4納米薄片和T1 2/胃03全介孔納米纖維的質(zhì)量比為1: (0.5-2)。
[0031]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，g-c 3N4納米薄片和T1 2/胃03全介孔納米纖維的質(zhì)量比為1:1。
[0032]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，退火溫度為250-350°C，時間為l-5ho
[0033]在上述的一種T12MVg-C3N4全介孔納米纖維中，步驟S3中退火溫度為300°C，時間為2ho
[0034]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 T12MWC3N4三元體系的全介孔納米纖維的制備，且該制備方法簡單可控，具有很好的重復(fù)性。
[0035]在上述的一種Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維中，該T1 2/W03/g_C3N4全介孔納米纖維應(yīng)用于高效光催化劑中。
[0036]作為優(yōu)選，Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維用于光水解制氫。
[0037]本發(fā)明將三元體系的Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維作為光催化劑用于光水解制氫，從材料結(jié)構(gòu)和組分優(yōu)化兩個方面同時強(qiáng)化了光催化劑的催化性能。
[0038]作為優(yōu)選，T12MWC3N4全介孔納米纖維與水的質(zhì)量比為1: (500-1000)。
[0039]作為優(yōu)選，T12MWC3N4全介孔納米纖維與水的質(zhì)量比為1:800。
[0040]作為優(yōu)選，T i 02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維用于光水解制氫時還需要加入犧牲劑。
[0041 ] 作為優(yōu)選，犧牲劑為甲醇。
[0042]作為優(yōu)選，犧牲劑與水的體積比為1: (2-5)。
[0043]作為優(yōu)選，犧牲劑與水的體積比為1:4。
[0044]作為優(yōu)選，Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維的光響應(yīng)波長為300-500nm。
[0045]作為優(yōu)選，Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維的光響應(yīng)波長為400-500nm。
[0046]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點(diǎn):
[0047]1.本發(fā)明Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維具有高比表面的一維介孔構(gòu)造。
[0048]2.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 Ti02/W03/g-C3N4全介孔納米纖維的制備。
[0049]3.本發(fā)明T12MWC3N4全介孔納米纖維的制備方法簡單可