一种可见光催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种可见光催化剂的制备方法,其将二氧化钛分散于橙汁水溶液中，搅拌均匀，静置1-24h，在60-95℃下干燥，再在200-600℃下煅烧1-4h，充分研磨即得。实验表明，本发明方法简单，得到的光催化剂能够利用可见光降解有机物，降解效率高，稳定性强；而且利用橙汁作为原材料，无毒安全，来源广泛、廉价。
【专利说明】一种可见光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可见光催化剂的制备方法，具体说是一种利用橙汁为原料的二氧化钛基光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着社会经济的不断发展，各国都意识到环境保护的重要性，都在试图寻求廉价、高效的有机污染物去除材料，以期解决日益严重的环境污染问题。半导体光催化氧化技术能彻底降解有毒有害的有机污染物，因而日益受到人们青睐，而高效稳定的可见光催化剂的合成与制备是该技术实际应用的难点。T12稳定、无毒，反应条件温和、活性好，应用前景广泛，备受国内外研究人员关注。但T12带隙宽，仅能吸收太阳光中的紫外光，太阳光利用率及光量子效率低。为此，诸多学者将T12与不同材料进行复合改性，以提高纳米T12的可见光催化活性,研究较多的有半导体复合、金属离子掺杂、非金属离子掺杂、表面光敏化等多种改性手段。
[0003]2001 年 Asahi 等(Science，2001，293:269-271)利用氨气和 T12 锐钛矿粉末制备了掺氮T12，所获得的材料具有一定的可见光活性，并且性质稳定。之后C、N、S、1、F等非金属掺杂T12的研究报道屡见不鲜。Cong等(Chem.Lett.，2006，35:800-801)通过微乳液-水热过程合成C-N共掺的T12纳米颗粒。崔晓莉等(CN 101513610 B)利用TiCN为粉体原料，通过热处理氧化制得C-N共掺杂的可见光催化剂Ti02。但是已报道的这些制备方法所用原材料或成本较高，或存在污染，或制备方法复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种利用橙汁为原材料，制备具有可见光活性的多种非金属元素掺杂的T12基光催化剂的新方法。
[0005]本发明实现过程如下:
1)将纳米T12粉末或T12胶体分散在橙汁水溶液中，搅拌均匀，静置l_24h；
2)在60-95°C下干燥；
3)在200-600°C下煅烧 l_4h ；
4)充分研磨即得可见光催化剂。
[0006]所述的纳米T12粉末晶型为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿和金红石混合晶型。
[0007]所述的橙汁水溶液的浓度为10-100%。
[0008]优选的，所述的橙汁水溶液的浓度为70-90%。
[0009]所述的T12与橙汁的比例为l_15wt%。
[0010]优选的，T12与橙汁的比例为5_10wt%。
[0011]所制得的样品颜色为灰黑色或浅黄色，粒径分布为10-500nm，比表面积5_150m2/go实验表明，由本发明提出的新方法所制备的多种非金属元素共掺杂的T12，在可见光的作用下，以0.1%的添加量，在两小时内对浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液具有显著的降解能力，降解率为99.9% ;且催化剂稳定性高，重复利用30次，降解率仍保持在99.9%以上。
[0012]本发明与现有技术相比具有如下优点:
所用原材料安全无毒、来源广泛，且廉价易得；制备过程简单，容易实现，易于工业化生产；催化剂性质稳定、活性高、环境友好。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本方法制备的复合催化剂在可见光(λ > 400nm)作用下降解亚甲基蓝曲线图。
[0015]图2为纯T12在可见光(λ > 400nm)降解亚甲基蓝曲线图。
[0016]图3为催化剂重复利用次数与亚甲基蓝降解率的关系图。
[0017]图1、图2横坐标为时间，纵坐标为亚甲基蓝的降解率。
[0018]图3横坐标为重复利用次数，纵坐标为2h的亚甲基蓝降解率。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]实施例1:
取纳米级T12粉末分散于橙汁水溶液中，添加量为5wt%，橙汁的浓度为80%，搅拌均匀，静置2h ;将上述混合液置于80°C鼓风干燥箱中，直至将水分全部蒸干；再将蒸干后的固体粉碎，置于40(TC煅烧2h ;充分研磨即得可见光催化剂。
[0021]比较例:
方法同实施例1，区别在于橙汁水溶液浓度为0wt%，即不含橙汁。
[0022]称取0.1g实施例1所制得光催化剂，加入到10mL浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液中，置于可见光(λ > 400nm)下，照射2h，其降解率结果见图1所示。称取0.1g比较例所制得光催化剂，加入到10mL浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液中，置于可见光(λ > 400nm)下，照射2h，其降解率结果见图2所示。结果表明本发明所制得的光催化剂具有显著的可见光催化性能。
[0023]实施例2:
取T12胶体分散于橙汁水溶液中，添加量为10wt%，橙汁的浓度为90%，搅拌均匀，静置Ih ;将上述混合液置于85°C鼓风干燥箱中，直至将水分全部蒸干；再将蒸干后的固体粉碎，置于50(TC煅烧2h ;充分研磨即得可见光催化剂。
[0024]稳定性试验:
1)称取0.1g实施例2所制得光催化剂，加入到10mL浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液中，置于可见光(λ > 400nm)下，照射2h，测定其首次降解率；
2)将反应液离心，将回收所得光催化剂沉淀加入到新的10mL浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液中，置于可见光(λ > 400nm)下，照射2h，测定其第2次降解率；
3)重复第2步至第50次。
[0025]降解率的测定结果如图3。结果表明本发明所制得的光催化剂具有较强的稳定性。
【权利要求】
1.一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于它包含以下步骤: 将纳米T12粉末或T12胶体分散在橙汁水溶液中，搅拌均匀，静置l_24h; 在60-95 °C下干燥； 在 200-600°C下煅烧 l_4h ； 充分研磨即得可见光催化剂。
2.如权利要求1所述的一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于所述的纳米T12粉末晶型为锐钛矿型、金红石型或锐钛矿和金红石混合晶型。
3.如权利要求1所述的一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于所述的橙汁水溶液浓度为10-100%。
4.如权利要求3所述的一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于所述的橙汁水溶液浓度为70-90%。
5.如权利要求1所述的一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于所述的T12与橙汁水溶液的比例为l_15wt%。
6.如权利要求5所述的一种可见光催化剂的制备方法，其特征在于所述的T12与橙汁水溶液的比例为5-10wt%。
【文档编号】B01J27/20GK104190393SQ201410434981
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月30日 优先权日:2014年8月30日
【发明者】谢艳招, 赵林, 李碧榕, 陈长樑, 郑荣泽, 林楸玉 申请人:谢艳招, 赵林