CN107460562A - 一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 - Google Patents
一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107460562A CN107460562A CN201710653460.8A CN201710653460A CN107460562A CN 107460562 A CN107460562 A CN 107460562A CN 201710653460 A CN201710653460 A CN 201710653460A CN 107460562 A CN107460562 A CN 107460562A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- tungstic acid
- aluminum bar
- composite nano
- cladding aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims abstract description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 8
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 2
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000012886 Vertigo Diseases 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920006316 polyvinylpyrrolidine Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000192 social effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/888—Tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，包括如下步骤：S1.将偏钨酸铵溶于水，加入聚乙烯吡咯烷酮和铜盐溶液，搅拌得到前驱体溶液；S2.将S1中前驱体溶液进行静电纺丝，得到初纺纤维；S3.将S2中制备得到的初纺纤维煅烧后得到所述材料；本发明提供的方法简单易行，参数可精确控制，成本低廉，绿色环保；制得的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维直径分布均匀，长径比大，形貌稳定，同时铜的掺杂极大地提高了三氧化钨的光催化降解性能，还具备优异的降解苯胺性能，在水体污染领域内具有极大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，更具体地，涉及一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料。
背景技术
由于人类文明的不断进步，环境污染问题日益严重，包括水污染问题，有害气体污染问题等。这些环境问题都与人类生活有着密不可分的关系，并不断威胁着人类的生存安全。因此，寻找解决这些环境问题的有效方法，已经成为刻不容缓的重大课题。光催化技术的出现为解决水污染问题提供了良好的途径，其具有利用光能进行降解的能力，避免了能源的损耗，并且可以将有机污染物分解为水和二氧化碳等无害物质，可以有效解决水污染中的有机污染问题。
近年来，三氧化钨作为过渡金属氧化物的一员，氧化钨(WO3)是一种间接带隙n型半导体材料，其禁带宽度是2.2-2.8eV，对于可见光有很好的吸收，因此是一种非常具有发展潜力的半导体光催化剂。但是单纯的三氧化钨光催化活性比较低，存在易光腐蚀，对可见光利用率低等缺陷，很难获得稳定高效的光催化能力。可以通过掺杂铁、铜等金属来一直电子-空穴对的复合，大大提高其光催化活性。
静电纺丝技术是一种用于快速简单制备纳米纤维的方法，制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可精确控制，不仅在实验室研究方面有很大的进展，产业化潜力也非常巨大。因此静电纺丝法批量制备三氧化钨纳米纤维并将其用作光催化剂有很大的工业价值和社会意义。
利用静电纺丝技术一步制备铜掺杂的三氧化钨复合纳米纤维，既可以精确控制参数批量生产，又可以三氧化钨进行铜掺杂改性，一举两得，有很大的产业化潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供了一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料。
具体地，本发明目的是设计和提供一种对静电纺三氧化钨纳米纤维进行铜掺杂的改性方法，用以提高三氧化钨纳米纤维的光催化性能，并将制得的光催化剂用于降解苯胺溶液。
本发明提供的铜离子掺杂三氧化钨纳米纤维材料不仅用于罗丹明等染料试剂的光催化降解，同时可以直接应用于降解苯胺溶液。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，包括如下步骤：
S1.将偏钨酸铵溶于水，加入聚乙烯吡咯烷酮和铜盐，搅拌得到前驱体溶液；
S2.将S1中前驱体溶液进行静电纺丝，得到初纺纤维；
S3.将S2中制备得到的初纺纤维煅烧后得到所述材料；
S1中，偏钨酸铵与水的固液比为（0.2~0.6）：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为（1~2）×106；聚乙烯吡咯烷酮与水的固液比为（0.1~0.3）：1；
S2步骤静电纺丝中，电压为20~30KV，接收距离为12~15cm，推进速度为0.01~0.2ml/min；铜相对于铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料的质量分数为1%~5%。
本发明以偏钨酸铵和氯化铜为主要原料，利用静电纺丝法一步制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维并将其作为光催化剂进行应用。
优选地，铜相对于三氧化钨的质量分数为2%。
优选地，S1中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1.3×106。
优选地，所述铜盐为CuCl2·2H2O。
优选地，S3中煅烧温度为500~650℃，升温速度为1~5℃/min，并保温2~4小时。
本发明同时保护所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料制备得到的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料。
进一步地，本发明是保护所述的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料在水体污染中的应用。
本发明制得的铜掺杂三氧化钨并未改变三氧化钨的纳米纤维结构，形貌稳定，同时极大地提高了三氧化钨的光催化降解性能；同时对于工业废水主要原料-苯胺具有很强的光催化性能。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明提供的方法简单易行，参数可精确控制，成本低廉，绿色环保；制得的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维直径分布均匀，长径比大，形貌稳定，同时铜的掺杂极大地提高了三氧化钨的光催化降解性能，还具备优异的降解苯胺性能，在水体污染领域内具有极大的应用前景。
附图说明
图1是一步法制得的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维的SEM图。
图2是使用本发明方法制备的铜掺杂三氧化钨作为光催化剂对苯胺进行光催化降解的降解效果图。
图3是掺杂铜对三氧化钨催化性能提高的机理图。
图4是对比例1采用分步法制备得到的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维的SEM图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1：
将3.5g市售的偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为2g，再加入0.05gCuCl2·2H2O，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压25KV，接收距离15cm，推进速度0.02ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中600℃煅烧，升温速度3℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维。
实施例2：
将3.5g水合偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为1.5g，再加入0.08gCuCl2·2H2O，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压20KV，接收距离12cm，推进速度0.05ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中650℃煅烧，升温速度5℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维。
实施例3：
将5.0g水合偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为2.0g，再加入0.12gCuCl2·2H2O，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压24KV，接收距离15cm，推进速度0.1ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中650℃煅烧，升温速度5℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到铜掺杂三氧化钨纳米纤维。
实施例4：
将5.0g水合偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为2.5g，再加入0.16gCuCl2·2H2O，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压30KV，接收距离15cm，推进速度0.1ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中600℃煅烧，升温速度2℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维。
实施例5：
将4.0g水合偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为2.0g，再加入0.2gCuCl2·2H2O，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压24KV，接收距离12cm，推进速度0.1ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中650℃煅烧，升温速度5℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到铜掺杂三氧化钨纳米纤维。
其中，图1为实施例1制备得到的产品的SEM图，可以看出复合纳米纤维直径分布均匀，长径比大，比表面积大，可以有效提高光催化活性。
图2为实施例1制备得到的产品对苯胺的光催化降解性能，具体降解操作为：
向反应器中加入150ml浓度为5mg/L的苯胺溶液用以模拟真实工业废水，取50mg制得的铜掺杂三氧化钨纳米纤维投入其中，暗反应30min后达到吸附平衡，然后在300W氙灯下照射，每30min取一次样，根据GB11889-1989中的方法对所取苯胺进行染色，再用紫外-可见分光光度计测量吸光度后得到苯胺浓度。降解结果见图2。苯胺溶液在可将光照射下三小时即可由5mg/L降至0.658mg/L，远低于现在国家制定的1mg/L的最低检出浓度。
图3为铜掺杂提高三氧化钨光催化降解性能原理图，在三氧化钨中掺杂进少量的铜离子，可以通过IFCT效应明显抑制电子-空穴对的复合，从而提高光催化效果。
对比例1：
采用分步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维,具体步骤为：
将3.5g市售的偏钨酸铵溶于10ml去离子水中，加入分子量为1300000的聚乙烯吡咯烷酮（PVP），加入量为2g，搅拌至溶液呈蓝色均一透明后得到前驱体溶液；随后通过单轴静电纺丝法，电压25KV，接收距离15cm，推进速度0.02ml/min，得到白色布状初纺纤维；将初纺纤维置于马弗炉中600℃煅烧，升温速度3℃/min，保温3小时，自然冷却至室温，得到三氧化钨纳米纤维, 再加入CuCl2·2H2O，铜相对于三氧化钨的质量分数为3%，在加热台上以90℃浸泡1小时后过滤，最后在650℃马弗炉中二次煅烧2小时，得到3%铜掺杂的三氧化钨纳米纤维。
图4为对比例1采用分步法制备得到的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维的SEM图。可以看出，纤维发生断裂（划圈处），形貌相对而言没有实施例的能够在大面积上实现均一稳定。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将偏钨酸铵溶于水，加入聚乙烯吡咯烷酮和铜盐，搅拌得到前驱体溶液；
S2.将S1中前驱体溶液进行静电纺丝，得到初纺纤维；
S3.将S2中制备得到的初纺纤维煅烧后得到所述材料；
S1中，偏钨酸铵与水的固液比为（0.2~0.6）：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为（1~2）×106；聚乙烯吡咯烷酮与水的固液比为（0.1~0.3）：1；
S2步骤静电纺丝中，电压为20~30KV，接收距离为12~15cm，推进速度为0.01~0.2ml/min；铜相对于铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料的质量分数为1%~5%。
2.根据权利要求1所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，其特征在于，铜相对于三氧化钨的质量分数为2%。
3.根据权利要求1所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，其特征在于，S1中聚乙烯吡咯烷酮的分子量为1.3×106。
4.根据权利要求1所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，其特征在于，所述铜盐为CuCl2·2H2O。
5.根据权利要求1所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料，其特征在于，S3中煅烧温度为500~650℃，升温速度为1~5℃/min，并保温2~4小时。
6.一种权利要求1至5任一所述的一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料制备得到的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料。
7.权利要求6所述的铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料在水体污染中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710653460.8A CN107460562B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710653460.8A CN107460562B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107460562A true CN107460562A (zh) | 2017-12-12 |
| CN107460562B CN107460562B (zh) | 2019-02-01 |
Family
ID=60548225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710653460.8A Active CN107460562B (zh) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107460562B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109056115A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-21 | 合肥萃励新材料科技有限公司 | 一种Sc2W3O12纤维的制备方法 |
| CN109926063A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-25 | 台州学院 | 一种钨酸铜纳米纤维光催化剂的制备方法 |
| CN111850739A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-10-30 | 南通科技职业学院 | 一种三氧化钨/五氧化二铌纳米纤维的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101161705A (zh) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 中国科学院化学研究所 | 功能性聚合物纳米复合材料及其制备方法和用途 |
| CN101613187A (zh) * | 2009-07-24 | 2009-12-30 | 同济大学 | 一种提高wo3薄膜气致循环性能的方法 |
| CN102248737A (zh) * | 2011-04-14 | 2011-11-23 | 天津大学 | 以WO3为基材的Cr2O3或NiO的多孔薄膜材料及制备气敏传感器的方法 |
| CN105771986A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-20 | 郑州大学 | Au修饰TiO2/WO3异质结纳米纤维光催化剂、制备方法及应用 |
| CN106466599A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-01 | 华南师范大学 | 一种核壳结构的三氧化钨纳米纤维的制备方法 |
-
2017
- 2017-08-02 CN CN201710653460.8A patent/CN107460562B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101161705A (zh) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | 中国科学院化学研究所 | 功能性聚合物纳米复合材料及其制备方法和用途 |
| CN101613187A (zh) * | 2009-07-24 | 2009-12-30 | 同济大学 | 一种提高wo3薄膜气致循环性能的方法 |
| CN102248737A (zh) * | 2011-04-14 | 2011-11-23 | 天津大学 | 以WO3为基材的Cr2O3或NiO的多孔薄膜材料及制备气敏传感器的方法 |
| CN105771986A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-20 | 郑州大学 | Au修饰TiO2/WO3异质结纳米纤维光催化剂、制备方法及应用 |
| CN106466599A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-03-01 | 华南师范大学 | 一种核壳结构的三氧化钨纳米纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张新亮: "纳米片状结构氧化钨纤维的制备及其电化学性质", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 高鹏: "静电纺丝制备WO3基半导体纳米纤维及其气敏性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109056115A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-21 | 合肥萃励新材料科技有限公司 | 一种Sc2W3O12纤维的制备方法 |
| CN109926063A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-25 | 台州学院 | 一种钨酸铜纳米纤维光催化剂的制备方法 |
| CN109926063B (zh) * | 2019-04-04 | 2021-11-30 | 台州学院 | 一种钨酸铜纳米纤维光催化剂的制备方法 |
| CN111850739A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-10-30 | 南通科技职业学院 | 一种三氧化钨/五氧化二铌纳米纤维的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107460562B (zh) | 2019-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Heterostructured TiO2/WO3 nanocomposites for photocatalytic degradation of toluene under visible light | |
| US11111605B2 (en) | Iodine doped bismuthyl carbonate nanosheet and molybdenum disulfide modified carbon nanofiber composites, preparation method and application thereof | |
| Liu et al. | Solvothermal fabrication of Bi2MoO6 nanocrystals with tunable oxygen vacancies and excellent photocatalytic oxidation performance in quinoline production and antibiotics degradation | |
| CN105664979B (zh) | 一种纳米介孔微球状Ln-Bi5O7I光催化剂及其制备方法 | |
| Qi et al. | Preparation and photocatalytic activity of Ag-modified GO-TiO2 mesocrystals under visible light irradiation | |
| CN105854906A (zh) | BiOCl-TiO2/硅藻土光催化剂及其制备方法 | |
| CN105536819B (zh) | 一种石墨烯/硫化锑复合光催化剂的制备方法 | |
| CN107986380B (zh) | 一种N掺杂包裹型TiO2光催化剂降解废水的工艺 | |
| CN107460562B (zh) | 一步法制备铜掺杂三氧化钨复合纳米纤维材料 | |
| Guan et al. | Controlled synthesis of Ag-coated TiO2 nanofibers and their enhanced effect in photocatalytic applications | |
| CN104258857A (zh) | 一种铬酸银-氧化石墨烯复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN111068715A (zh) | Ag/Bi2O3/CuBi2O4纳米纤维复合光催化剂的制备方法 | |
| CN109926053A (zh) | 一种NiO/NiTiO3复合纳米纤维膜光催化材料 | |
| CN106391066A (zh) | 一种快速高效降解罗丹明b的复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN104815684A (zh) | 一种Ta3N5/Bi2MoO6异质结纤维光催化剂及其制备方法 | |
| Song et al. | Template assisted synthesis of Ag/AgBr/AgCl hollow microspheres with heterojunction structure as highly activity and stability photocatalyst | |
| Cao et al. | ZnO/ZnFe2O4/Ag hollow nanofibers with multicomponent heterojunctions for highly efficient photocatalytic water pollutants removal | |
| Qu et al. | Visible-light induced electron modulation to improve photoactivities of coral-like Bi2WO6 by coupling SnO2 as a proper energy platform | |
| Zhang et al. | Photocatalytic degradation of gaseous benzene with Bi2WO6/Palygorskite composite catalyst | |
| CN110327914B (zh) | 一种三氧化钨/钨酸镉纳米纤维光催化材料及其制备方法与应用 | |
| Dong et al. | Construction of H-TiO2/BiOCl heterojunction with improved photocatalytic activity under the visible and near-infrared light | |
| Chen et al. | Electrospinning-based (N, F)-co-doped TiO2-δ nanofibers: an excellent photocatalyst for degrading organic dyes and heavy metal ions under visible light | |
| CN104368369B (zh) | 一种磷酸银-硫化镉复合可见光光催化剂的制备方法 | |
| CN110615470A (zh) | 一维金属掺杂金红石二氧化钛纳米线及其制备方法 | |
| Cheng et al. | Visible-light-driven hierarchical porous CeO2 derived from wood for effective photocatalytic degradation of methylene blue |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |