一种氧化钨纳米材料的制备方法以及在光催化脱硫中的应用

技术领域

本发明属于材料制备及精脱硫技术领域，具体涉及一种氧化钨纳米材料的制备方法以及在光催化脱硫上的应用。

背景技术

硫化氢(H

氧化钨（WO

基于此，本发明开发一种廉价、简单和安全的制备氧化钨纳米材料的方法同时提高了氧化钨可见光吸收能力，增强其光生电荷分离效率进而提升其光催化性能，实现WO

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型氧化钨纳米催化剂的制备方法和其在光催化脱硫的应用。

本发明通过富氮有机前驱体辅助在空气中直接煅烧制备氧化钨纳米催化剂。制备的氧化钨纳米催化剂能够在室温实现高效的光催化硫化氢气体脱除效果。本发明工艺简单、成本低、效率高，符合实际生产需要，有较大的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通过富氮有机前驱体辅助制备氧化钨纳米催化剂，所述催化剂材料通过简单的空气煅烧法制备，呈颗粒状结构。富氮有机前驱体（二聚氰胺）在加热过程中由于较低的熔点（210℃）会先将钨酸铵颗粒包裹，这样在继续升温后有机前驱体的分解促进了W-O键断裂从而形成独特的表面纳米结构；此外，由于气态物的挥发促进氧化钨颗粒状形貌的形成。同时，分解挥发中的还原物质可以将氧化钨中部分W

所述氧化钨纳米催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1）将一定质量比的钨酸铵和二聚氰胺研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末在一定的温度下煅烧得到样品。

进一步地，钨酸铵和二聚氰胺的质量比为5:1或5:2或5: 3或5:5。

进一步地，步骤2）所述高温反应具体为：700℃空气下煅烧2h。

进一步地，优选以下制备条件：

1）将钨酸铵（0.5g）和二聚氰胺（0.3g）研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末置于700℃空气下煅烧2h得到样品。

应用：本发明中制备的氧化钨纳米催化剂能实现光催化高效脱除硫化氢。

进一步的，所述氧化钨纳米材料在室温和可见光条件下光催化H

本发明的显著优点在于：

1）本发明提供了一种简单空气煅烧法制备氧化钨纳米催化剂的方法，其方法安全且简单易于操作。

2）该方法制备的氧化钨纳米催化剂，能够实现高效的光催化脱除硫化氢气体。

3）本发明的整个工艺过程简单易控制，能耗低、产率高、成本低，符合实际生产需要，有利于大规模的推广。

4）本发明通过合理调控催化剂表面电子结构和微纳结构，在纳米空间内对氧分子进行诱导极化，实现氧分子的活化。在光催化过程中，WO

附图说明

图1为制备的氧化钨纳米材料的XRD（X射线衍射）图谱，该图表明制备的氧化钨纳米材料为单斜晶系。

图2为制备的WO

图3为制备的WO

图4为实施例1-4所得氧化钨纳米催化剂在含20ppm硫化氢、流速为20ml/min，室温光催化脱硫活性图。从图中可以看出，纳米WO

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

1）将钨酸铵（0.5g）和二聚氰胺（0.1g）研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末置于700℃空气下煅烧2h得到样品纳米WO

实施例2

1）将钨酸铵（0.5g）和二聚氰胺（0.2g）研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末置于700℃空气下煅烧2h得到样品纳米WO

实施例3

1）将钨酸铵（0.5g）和二聚氰胺（0.3g）研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末置于700℃空气下煅烧2h得到样品纳米WO

实施例4

1）将钨酸铵（0.5g）和二聚氰胺（0.5g）研磨10min；

2）将上述1）的混合粉末置于700℃空气下煅烧2h得到样品纳米WO

对比例1

未加入二聚氰胺，其余操作同实施例3，得到的样品为纳米WO

应用例

应用条件：20ppm硫化氢（经高纯空气稀释），流速为20ml/min，催化剂质量0.2g，灯源420nm LED灯，灯距3cm。吸附平衡后开灯，通过气相色谱记录实验数据。

表1为实施例1-4以及对比例1得到的氧化钨纳米材料光催化反应1h后对应的硫化氢的转化率。

表2为实施例1-4以及对比例1得到的氧化钨纳米材料的XPS（X射线光电子能谱）中WO

表1

表2

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。