[发明专利]Au修饰TiO2/WO3异质结纳米纤维光催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种Au修饰TiO₂/WO₃异质结纳米纤维光催化剂、制备方法及应用，属于纳米光催化材料技术领域。光催化剂的制备步骤如下：1)将聚乙烯吡咯烷酮、钨酸铵、钛酸丁酯和氯金酸加入乙醇与乙酸的混合液中，混匀得到前驱体溶液；2)取前驱体溶液静电纺丝，得到纳米纤维，煅烧，即得。本发明通过构筑TiO₂/WO₃异质结能有效抑制光生电子‑空穴对的复合，加以贵金属Au修饰，利用Au的等离子共振效应增强光催化剂对可见光的响应，提高光催化产氢的速率。同时，借助电纺纤维的一维纳米结构和独特的纤维网毡结构提高光催化剂的分离回收和重复使用性。

技术领域

本发明涉及一种Au修饰TiO₂/WO₃异质结纳米纤维光催化剂，同时还涉及该光催化剂的制备方法和应用，属于纳米光催化材料技术领域。

背景技术

利用太阳能驱动半导体光催化剂用于产生氢气等可再生能源，是解决全球日益增长的能源危机的理想策略。目前，以TiO₂为代表的光催化材料多为宽带隙半导体，它们虽然可以实现光催化分解水制取氢能，但是仍然存在着其本身无法克服的本征问题和应用瓶颈：(1)较宽的带隙，只能吸收太阳光中的紫外部分，太阳光利用率低；(2)光生电荷复合快造成光量子效率较低；(3)产生H₂的过电势较高；(4)光催化剂在液相应用中难于分离回收。

公告号CN102926030B的发明专利公开了一种含TiO₂/WO₃异质结纳米纤维的制备方法，包括：1)将可溶性钛盐加入到PVP、无水乙醇和乙酸的混合液(体积比3～5:13～15:2～4) 中，搅拌2～6小时得到二氧化钛的纺丝液(PVP的质量浓度为5％～15％)，静电纺丝，得到TiO₂/PVP无纺布，经450～550℃煅烧，得到无机TiO₂纳米纤维；2)在钨酸中依次加入H₂O₂、H₂O(质量比1:10～15:25～30)，加热搅拌得到无色透明的WO₃溶胶；3)将TiO₂纳米纤维浸泡在WO₃溶胶中0.5～3小时，取出后在温度200～400℃下煅烧30～60分钟，得到含WO₃晶种的TiO₂纳米纤维；4)将含WO₃晶种的TiO₂纳米纤维放入水热釜中，并依次加入WO₃溶胶、HMT和水(以摩尔比计，TiO₂:HMT:WO₃＝1:0.5～1.5:0.2～1)，调节体系pH 值为7～9，水热反应6～12小时，离心，取沉淀水洗、烘干，得到TiO₂/WO₃异质结纳米纤维，其形貌规整，颗粒大小均匀，对可见光区有较强的光谱响应。然而其制备工艺复杂、操作繁琐，光催化能力还有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种Au修饰TiO₂/WO₃异质结纳米纤维光催化剂，通过构筑TiO₂/WO₃异质结抑制光生电子-空穴对的复合，同时利用Au的等离子共振效应提高对可见光的响应。

同时，本发明还提供一种上述光催化剂的制备方法。

最后，本发明再提供一种上述光催化剂的应用。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

Au修饰TiO₂/WO₃异质结纳米纤维光催化剂，其制备步骤如下：

1)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钨酸铵、钛酸丁酯和氯金酸加入乙醇与乙酸的混合液中，混匀得到前驱体溶液；

2)取前驱体溶液静电纺丝，得到纳米纤维，煅烧，即得。