[发明专利]Keggin型三缺位磷钨酸盐及其包覆材料的制备与光催化应用

说明书

本发明公开了一种Keggin型三缺位磷钨酸盐的制备方法，包括以下步骤：称取钨酸钠和磷酸三钠，溶解在去离子水中，升温后恒温搅拌；继而加入盐酸进行酸化；随后加入氯化钴和邻菲罗啉继续恒温搅拌，调节pH值至中性，混合液封装入反应釜中，高温下反应4～5小时；冷却、离心、干燥即可；其包覆材料的制备方法与其区别在于，溶解于银纳米粒子溶液而不是去离子水；经测试，该光催化材料对废水尤其是亚甲基蓝染料废水有非常好的催化降解效果。

技术领域

本发明涉及废水处理光催化材料的制备，属于环保材料技术领域，尤其涉及一种Keggin型三缺位磷钨酸盐及其包覆材料的制备与光催化应用。

背景技术

多金属氧酸盐作为一种无机金属氧簇类化合物，因独特的结构，有趣的氧化还原性和光化学性质等，已成为一个热门研究分支，并在光催化领域具有广阔的应用前景。尤其是Keggin结构的杂多酸稳定性好，结构可修饰性强，应用最广泛。在多酸结构研究中，以1:12系列饱和Keggin结构研究最为普遍，成为科学研究者关注的热点。近年来，1:9系列缺位Keggin结构杂多酸的研究开始活跃起来，受到各国学者的重视。相比较于均一饱和的Keggin结构，杂多酸阴离子在一定条件下易于从多酸骨架上失去一、二或三个MO6八面体从而形成一、二和三缺位结构。其中，三缺位属于稳定缺位结构，整个体系不对称，离域性较差，容易产生光生空穴，从而具有较优良的反应活性。

同时，Keggin型多酸虽然在光催化方面受到了广泛的重视，但也有自身的缺陷，如部分多酸作为光催化剂时易溶于水，受到带隙较宽的限制光响应范围局限在紫外光区，制约了对太阳能的利用等，因此设计、制备和调控不易溶于水，光响应范围延伸至可见光区的多酸化合物显得尤为重要。此外，大量研究证明反应物比例、反应温度、反应pH值和反应时间等条件的不同均会影响化合物结构和性质。

因此，本发明以钨酸钠和磷酸三钠为原料，合成2种三缺位多酸光催化剂PW₉和多酸包覆材料Ag@PW₉。并且在光反应装置中，以卤钨灯为模拟太阳光光源，以制备的多酸产物为光催化剂，研究了其在亚甲基蓝染料废水方面的催化降解性能。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种Keggin型三缺位磷钨酸盐及其包覆材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种Keggin型三缺位磷钨酸盐的制备方法，包括以下步骤：

A、分别称取钨酸钠和磷酸三钠，溶解在去离子水中，升温至80～90℃恒温搅拌20～35min；

B、继而加入盐酸进行酸化；随后加入氯化钴和邻菲罗啉继续恒温搅拌，用饱和碳酸钠溶液调节pH值为6.5～7.5，

C、混合液封装入反应釜中，170～200℃下反应4～5小时；

D、冷却、离心、干燥得到三缺位磷钨酸盐，记作PW₉。

优选的，所述的步骤A中，钨酸钠和磷酸三钠的摩尔比为(4-9)：1。

优选的，所述的步骤A中，盐酸酸化后，pH为2～3。

所述的反应釜为带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。

一种Keggin型三缺位磷钨酸盐包覆材料的制备方法，将Keggin型三缺位磷钨酸盐的制备方法中步骤A中的去离子水替换为银纳米粒子溶液即可。

优选的，所述的银纳米粒子AgNPs的制备方法，包括以下步骤：称量硝酸银溶解于去离子水中煮沸，进而快速向沸液中加入质量分数0.5～1.2％的柠檬酸钠水溶液，煮沸反应0.8～1.5h。随着反应进行，溶液颜色逐步经历无色—淡黄色—灰绿色的颜色变化，且逐渐由全透光经半透光后变为不透光，最终反应液为灰绿色不透明的银纳米粒子溶液。