[发明专利]一种多级纳米结构的NiO/WO3

说明书

本发明涉及一种多级纳米结构NiO/WO₃光催化剂及其制备方法、用途。制备方法包括：将镍盐和钨盐溶于水和有机溶剂的混合溶剂中，然后加入高分子粘结剂，混匀，得到纺丝液；将纺丝液进行静电纺丝，得到前驱体纤维网；将前驱体纤维网煅烧，得到多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂；其中，以镍原子和钨原子的摩尔量计，镍盐与钨盐的摩尔比为0.2～1.5:1；煅烧的条件是在400～900℃下保温1h以上。本发明添加NiO作为助催化剂，采用静电纺丝和煅烧工序制得多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂，不仅显著提高了催化剂的光催化效率，而且改善了催化剂的微观结构，使其呈现可自支撑的苔藓簇纳米结构，便于回收利用。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，特别涉及一种多级纳米结构NiO/WO₃光催化剂及其制备方法、用途。

背景技术

三氧化钨WO₃是一种廉价和稳定的过渡金属氧化物，禁带宽度较低(约2.6～2.7eV)，具有较高的太阳光吸收效率，其在可见光下光催化降解有机物活性较高，尤其对重氮染料降解显示出显著的催化能力，是继二氧化钛之后颇具潜力的n型半导体光催化剂。但在没有助催化剂的条件下，WO₃表现出较低的有机物光降解速率，同时传统的WO₃催化剂为粉末状或离散纤维状，没有自支撑结构，难以回收，会造成二次污染。为解决以上问题，专利申请CN107460562B引入了助催化剂和静电纺丝工艺，将WO₃和铜盐混合，经过静电纺丝工艺制备出高比表面积的纳米纤维网，该技术虽然一定程度上提高了催化效率，实现了自支撑，但催化效率的改善程度有限，仍无法满足日益发展的高科技要求，也无法满足日益严格的环保要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂的制备方法，该方法添加NiO作为助催化剂，采用静电纺丝和煅烧工序制得多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂，不仅显著提高了催化剂的光催化效率，而且改善了催化剂的微观结构，使其呈现可自支撑的苔藓簇纳米结构，便于回收利用。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂的制备方法，包括下列步骤：

将镍盐和钨盐溶于水和有机溶剂的混合溶剂中，然后加入高分子粘结剂，混匀，得到纺丝液；

将所述纺丝液进行静电纺丝，得到前驱体纤维网；

将所述前驱体纤维网煅烧，得到多级纳米结构的NiO/WO₃光催化剂；

其中，以镍原子和钨原子的摩尔量计，所述镍盐与所述钨盐的摩尔比为0.2～1.5:1；所述煅烧的条件是在400～900℃下保温1h以上。

另外，制备纺丝液时为达到充分混合的目的，可以借助搅拌、超声等手段。

本发明的制备方法至少可以达到以下技术效果：

(1)添加合适比例的NiO显著提升WO₃材料的光催化降解性能；

(2)采用静电纺丝工艺制备一级主干纳米网结构，再通过高温煅烧在一级主干纳米网表面原位生长二级结构纳米簇，这样的结构具有自支撑能力，容易回收利用，同时材料的比表面积大，有利于提高催化效率；

(3)主要工序只有两步，并且这两步都可以实现规模化生产。