[发明专利]一种镍离子掺杂三氧化钨催化剂及其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体地说，涉及一种用于光催化氧化杀菌剂的催化剂，更具体地说，涉及一种镍离子掺杂三氧化钨催化剂及其制备方法及其应用。

背景技术

杀菌剂废水是典型的难降解有毒有害工业废水，如农药行业排放的废水以及某些化工行业排放的废水。由于废水中含有高浓度的杀菌剂，能够杀灭和抑制微生物的生长。另一方面，多数有机杀菌剂都是多环或杂环类有机化合物，生物降解性很差。所以，杀菌剂废水很难直接采用生物技术进行处理。这类废水的安全处理是目前制约农药及化工行业发展的主要因素。相比较而言，高级氧化技术（AOPs）能通过产生强氧化性质的羟基自由基有效的去除水中各种有机污染物，被认为是一种具有广泛应用前景的水处理技术。

WO₃也是一种n型半导体光催化剂，WO₃ 带隙小，能吸收部分可见光，在水中分散性也很好，是很有潜力的可见光催化剂。但是由于纯WO₃光催化活性弱，在缺少助催化剂或氧化还原介质的情况下，WO₃对于有机污染物的光催化降解活性不高，因此如何对WO₃ 半导体材料改性以提高其光催化活性是重要的技术热点。

中国专利申请号201210028834.4，公开日2012年08月01日，公开了一份名称为一种(001)晶面可控的纳米单晶三氧化钨可见光催化剂的制备方法的专利申请文件，该发明公开了一种(001)晶面可控的纳米单晶三氧化钨可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)室温下，将钨酸铵加入到氟硼酸的水溶液中，搅拌2-3h，其中钨元素与氟硼酸的摩尔比为1:6～1:21；(2)将步骤(1)所得溶液在100～180℃下陈化6～48h，然后冷却至室温，洗涤、干燥，即得(001)晶面可控的纳米单晶三氧化钨可见光催化剂。该发明通过对原料比例、陈化时间和陈化温度的调节，控制WO₃的形貌、结构及可见光催化性能，得到了(001)晶面可控的纳米单晶WO₃，其呈纳米片状，平均厚度为13nm，长度约为100nm，可通过厚度的变化来调控(001)面的暴露率，改善传统单晶WO₃在可见光催化降解污染物时活性较低的缺陷。但是该方法制的WO₃还是存在光催化活性弱的问题。

中国专利号200880008897.5，公开日2010年02月03日，公开了一份名称为生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，用于光催化剂的三氧化钨粉末，及光催化剂产品的专利文件，其公开了生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法，其特征在于所述方法包括：升华步骤，通过在氧气氛中使用电感耦合等离子体处理升华钨金属粉末或钨化合物粉末获得三氧化钨粉末，和热处理步骤，在氧化性气氛中在300℃到1000℃下热处理在所述升华步骤中获得的三氧化钨粉末10分钟到2小时。根据该发明获得的三氧化钨粉末在可见光下的光催化性能虽然较普通的WO₃的光催化活性有所提高，但是其光催化活性还是较弱，满足不了现有技术的要求。

发明内容

要解决的问题

针对现有WO₃催化剂的光催化活性弱的问题，本发明提供一种镍离子掺杂三氧化钨催化剂及其制备方法及其应用，生产的催化剂稳定性高、活性好，不但能光催化氧化产生羟基自由基显著地提高废水中污染物去除率，同时也能强化对氧化中间产物的深度降解。

技术方案  

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种镍离子掺杂三氧化钨催化剂，所述的三氧化钨中含有镍离子，其中W元素与Ni元素的摩尔比为2~8:1。

一种镍离子掺杂三氧化钨催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A) 向以200~300r/min速度磁力搅拌的H₂O₂中加入钨粉，钨粉与H₂O₂的摩尔比为1:4，持续加热搅拌，直至乳白色溶液变成黄色溶胶状物质，自然冷却至室温；加热时间和温度没有太高限制，当乳白色溶液变成黄色溶胶状物质时即可停止加热；

B) 向以150~250r/min速度磁力搅拌的CH₃OH中加入乙酸镍，加热搅拌，其中乙酸镍中的Ni元素与步骤A) 中钨粉中W元素的摩尔比为1:2~8，CH₃OH与步骤A) 中H₂O₂的体积比为1:1；