[发明专利]一种银掺杂氧化钨光催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种银掺杂氧化钨光催化剂的制备方法及其应用，该方法以磷钨酸为钨源，以硝酸银为掺杂银源，通过改变Ag掺杂量，采用固相法一步合成出Ag掺杂WO₃光催化剂。所得的结果表明，Ag成功的进入到WO₃的晶格位点，这为WO₃光催化剂高效利用太阳光和高效的电子空穴分离创造了条件。在光催化降解罗丹明B（RhB）的实验中，Ag掺杂WO₃表现出比纯WO₃更好的可见光催化性能。本发明的优点在于：制备过程简单，对设备要求低，可重复性高，易于大规模工业化制备。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及到一种Ag掺杂WO₃光催化剂的制备方法和在水污染控制和环境修复领域的应用。

背景技术

WO₃由于它优秀的光化学稳定性，价带空穴强的氧化能力，低价，无毒，来源广泛等优点，被认为是一种有前景的光催化材料。然而，和其他半导体光催化剂一样，纯WO₃的光催化性能较弱，由于它对太阳光的利用率较弱，以及快速的光生电子空穴复合。这些缺点限制了WO₃的大规模商业化应用。

贵金属掺杂是提高WO₃光催化性能的有效手段。一方面，贵金属掺杂可以在WO₃的价带和导带之间形成掺杂能级，降低WO₃的带隙，促进WO₃对光的吸收，拓展WO₃的光谱响应范围。另一方面，掺杂能级在WO₃表面形成缺陷，有利于捕获电子，从而促进光生电子空穴对的分离，从而提高WO₃的光催化性能。

染料废水是一种难以通过生物的方法快速降解的一类工业废水，造成的环境污染问题十分严重。半导体光催化氧化技术产生强氧化能力的自由基，能够利用太阳光对各种染料进行高效降解。因此，利用贵金属掺杂WO₃已成为近年来光催化领域研究的重点。

在本发明前现有的技术中，S. Mohammed等[S. Mohammed, et al. Enhancedvisible light photocatalytic activity of pristine and silver (Ag) doped WO₃nanostructured thin films[J]. J Mater Sci: Mater Electron (2016) 27:12185–12192]通过液相法得到Ag掺杂的WO₃，制备过程复杂，条件难以控制，对设备要求高。本发明通过固相法一步合成Ag掺杂WO₃，制备过程简单，对设备要求低，可重复性高，易于大规模工业化制备。

发明内容

针对上述半导体材料在光催化领域应用存在的问题，本发明提供一种简单的固相合成路线，采用贵金属Ag掺杂改性WO₃以拓展WO₃的光谱响应范围和提高光生电子空穴对的分离效率，制备对罗丹明B染料高效降解的可见光催化剂。

为了是实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述一种银掺杂氧化钨光催化剂的制备方法，以磷钨酸为钨源，以硝酸银为掺杂银源，采用固相法一步合成。

具体步骤为：称取 AgNO₃固体颗粒和磷钨酸，混合在研钵中，研磨0.5小时，使其充分混合均匀；混合均匀后，转移到坩埚中，置于马弗炉，550℃煅烧4h（升温速率为5℃/min），得到Ag掺杂WO₃光催化剂。

所述的Ag掺杂WO₃纳米颗粒，其原料硝酸银的质量百分数为0-15%，得到的Ag掺杂WO₃纳米颗粒呈绿色，未掺杂的WO₃为黄色。