[发明专利]一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用，将海胆状W₁₈O₄₉置于H₂/Ar气氛或NH₃/Ar气氛中进行灼烧得到O_V‑W₁₈O₄₉。本发明通过不同气氛对氧化钨进行处理，增加了氧化钨结构中的氧空位浓度，增加的氧空位作为一个电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活化，明显的提升了光催化固氮的活性。

技术领域

本发明属于光催化材料制备及技术领域，具体涉及一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用。

背景技术

作为一种重要的化工产品和能源载体，为满足日益增长的需求，合成氨得到了广泛的研究。工业上使用的Haber-Bosch法通常需要在高温高压的条件下才能实现将氮气转化为氨气，这个过程会消耗大量的能量(全世界总能源的1％-2％)，还会排放大量的温室气体。因此，开发绿色清洁的合成氨方法一直是学术界研究的热点。在1977年，Guth等研究者，首次提出利用TiO₂为基体材料实现了在温和条件下光催化固氮。此后研究者在该领域进行了多项研究，以提高光催化固氮的效率。在光催化固氮反应中，一个非常重要的挑战是氮气的吸附和活化问题。氮气在水中的溶解性非常低，这阻碍了氮气在催化剂表面发生反应。普通认为N≡N的解离过程(≈945kJ/mol)，是光催化固氮的决速步骤。针对这两个问题，研究者主要集中研究在两个方面：一个是模拟自然环境氮的人工系统，另个一个是缺陷工程。因此，开发一种简单有效的方法是非常重要的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种富氧空位的海胆状氧化钨及其制备方法和应用，通过不同气氛对氧化钨进行处理，增加了氧化钨结构中的氧空位浓度，增加的氧空位作为一个电子陷阱中心，有利于氮气的吸附和活化，明显的提升了光催化固氮的活性。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种富氧空位的海胆状氧化钨的制备方法，将海胆状W₁₈O₄₉置于H₂/Ar气氛或NH₃/Ar气氛中进行灼烧得到O_V-W₁₈O₄₉。

本发明中的海胆状W₁₈O₄₉可采用现有常规方法制得，例如以WCl₆为反应物，以无水乙醇为溶剂，通过溶剂热法合成海胆状W₁₈O₄₉。

作为优选，所述H₂/Ar气氛中，H₂体积占比为5％。

作为优选，所述NH₃/Ar气氛中NH₃体积占比为5％。

作为优选，将海胆状W₁₈O₄₉置于H₂/Ar气氛中进行灼烧时，灼烧的温度为300℃，时间为60min。

作为优选，将海胆状W₁₈O₄₉置于NH₃/Ar气氛中进行灼烧时，灼烧的温度为300℃，时间为10min。

本发明还提供了上述制备方法制得的富氧空位的海胆状氧化钨。

本发明还提供了上述富氧空位的海胆状氧化钨的应用，将其用于光催化固氮。

与现有技术相比，本发明的优点：