CN102631949B - 掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 - Google Patents
掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102631949B CN102631949B CN 201110037232 CN201110037232A CN102631949B CN 102631949 B CN102631949 B CN 102631949B CN 201110037232 CN201110037232 CN 201110037232 CN 201110037232 A CN201110037232 A CN 201110037232A CN 102631949 B CN102631949 B CN 102631949B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- trifluoroacetic acid
- visible light
- photochemical catalyst
- property
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 222
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 190
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 106
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 51
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 16
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 6
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 6
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 4
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 abstract 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 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 15
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 15
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 6
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途。本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂是将钛酸酯在三氟乙酸溶液中水解，干燥得到固体干凝胶，然后重新溶于水中，加入掺杂剂，进行水热处理制得。采用本发明的制备方法得到的二氧化钛光催化剂在可见光照射下具有良好的光催化活性且光催化活性高。本发明的制备方法简单，所用设备操作容易。该掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂可直接用于污水处理中有机污染物的光催化降解，也可与聚合物树脂混合作为复合光催化剂使用。
Description
技术领域
本发明涉及掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制备方法，以及该掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂可直接用于光催化降解污水中的有机污染物，或与聚合物混合作为复合光催化剂使用方面的用途。
背景技术
自从1972年日本学者Fujishima发现二氧化钛(TiO2)电解水以来，光催化反应技术作为解决能源和环境问题的潜在途径引起了人们极大的关注。TiO2具有光催化活性高、化学性质稳定和环境友好等优点而认为是最具发展前景的光催化材料。但是，TiO2半导体光催化剂禁带宽度较宽，带隙能较大(锐钛矿型的禁带宽度Eg＝3.2eV)，只能吸收波长较小的紫外光(波长小于400nm)，而次波段的光在太阳光总能量中还不足5％，太阳能利用率低。另一方面，纳米TiO2半导体光催化剂光生电子和空穴极易复合，光生载流子效率低，这极大限制了其实际应用。
为了提高TiO2光催化剂的光响应范围，目前采用的方法主要有金属离子掺杂和非金属离子掺杂等方法，例如中国发明专利CN1116927公开了一种改进型共溶液掺杂制备纳米TiO2的方法，掺杂元素为铁、铜等金属，光催化剂平均粒度为10～20nm，在可见光区域内对光的吸收度为20～25％，可以利用太阳光或室内白炽灯等可见光源实现光催化，但是可见光的吸收率较低，不能充分利用太阳能。另一中国发明专利CN101791562公开了一种铁、氟共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂的制备方法，但该方法需要通过高温煅烧才可得到铁、氟共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂，制备成本较高。
二氧化钛光催化剂粉体在实际应用中与待处理污水形成悬浮体系，后期处理必须经过过滤、离心、絮凝等方法将其分离回收，过程复杂，增加了回收难度，循环利用率低。采用聚合物为载体制备复合光催化剂可以大大提高循环使用效率，操作方便，为开发高效稳定的可见光响应光催化剂提供了新的思路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂。
本发明的另一目的在于提供一种反应条件温和、所需设备简单、原料易得，适用于大规模生产的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的用途，该掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂可直接用于光催化降解污水中有机污染物，也可与聚合物混合作为复合光催化剂使用。
本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂是将钛酸酯在三氟乙酸溶液中水解，干燥得到固体干凝胶，然后重新溶于水中，加入掺杂剂，进行水热处理制得。采用本发明的制备方法得到的二氧化钛光催化剂在可见光照射下具有良好的光催化活性且光催化活性高。本发明的制备方法简单，所用设备操作容易。该掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂可直接用于污水处理中有机污染物的光催化降解，也可与聚合物树脂混合作为复合光催化剂使用。
本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，是在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有掺杂剂，其中三氟乙酸的含量为40～60wt％，掺杂剂的含量为0～5wt％，余量为二氧化钛。
所述的掺杂剂选自FeCl3、Fe(NO3)3、CuCl2、Cu(NO3)2、Mn(CH3COO)2、AgNO3、CH3COOAg等所组成的组中的至少一种。
本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将钛酸酯加入到三氟乙酸溶液中水解，其中钛酸酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶4～1∶10，室温搅拌(搅拌时间一般为1～3小时)，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于水中，加入掺杂剂，然后进行水热处理(水热处理的时间一般为3～10小时)，取出干燥得到掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂；其中三氟乙酸的含量为40～60wt％，掺杂剂的含量为0～5wt％，余量为二氧化钛。
所述的钛酸酯选自钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯所组成的组中的至少一种。
所述的掺杂剂选自FeCl3、Fe(NO3)3、CuCl2、Cu(NO3)2、Mn(CH3COO)2、AgNO3、CH3COOAg等所组成的组中的至少一种。
所述的三氟乙酸溶液的浓度为50～99wt％。
所述的水热处理的温度为90～180℃。
本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂可直接用于光催化降解污水中的有机污染物，也可与聚合物混合作为复合光催化剂使用，用于光催化降解污水中的有机污染物，其中聚合物在复合光催化剂中的含量为30～50wt％。
所述的聚合物选自聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己内酰胺、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚丙烯酸等所组成的组中的至少一种。
本发明的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的优点是：
(1)制备条件温和，能耗小，成本低，适于大规模生产；
(2)同时具有较高的紫外光和可见光催化活性；
(3)与聚合物混合得到的复合光催化剂可以重复循环使用，操作方便。
附图说明
图1.本发明实施例1的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的光电子能谱。
图2.本发明实施例2的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
实施例1
(a)将10ml钛酸四乙酯加入到9ml浓度为99wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四乙酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶4，室温剧烈搅拌1小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、乙醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，置于高压反应釜中，90℃水热处理10小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸的改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为40wt％，二氧化钛的含量为60wt％。所得改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的光电子能如图1所示。
实施例2
(a)将10ml钛酸四正丁酯加入到44.4ml浓度为50wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶10，室温剧烈搅拌3小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，置于高压反应釜中，180℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸的改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为60wt％，二氧化钛的含量为40wt％。所得改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的透射电子显微镜照片如图2所示。
实施例3
(a)将10ml钛酸四异丙酯加入到16.7ml浓度为80wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶6，室温剧烈搅拌2小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、异丙醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，置于高压反应釜中，150℃水热处理5小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸的改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为44wt％，二氧化钛的含量为56wt％。
(c)将步骤(b)得到的0.2g改性的可见光响应二氧化钛光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的罗丹明B水溶液中，经日光照射4小时后，罗丹明B的浓度降为0.5mg/L，罗丹明B的光催化降解率达98.3％。
实施例4
(a)将5ml钛酸四异丙酯和5ml钛酸四正丁酯的混合物加入到10ml浓度为99wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶钛酸四异丙酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶1∶8，室温剧烈搅拌2小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、异丙醇、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.05gFeCl3掺杂剂，置于高压反应釜中，150℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有FeCl3的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为40wt％，掺杂剂的含量为5wt％，二氧化钛的含量为55wt％。
(c)将步骤(b)得到的0.2g掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的罗丹明B水溶液中，经日光照射4小时后，罗丹明B的浓度降为0.2mg/L，罗丹明B的光催化降解率达99.3％。
实施例5
(a)将10ml钛酸四正丁酯加入到22.2ml浓度为50wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶5，室温剧烈搅拌3小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.01g CuCl2掺杂剂，置于高压反应釜中，150℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有CuCl2的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为44wt％，掺杂剂的含量为1wt％，二氧化钛的含量为55wt％。
(c)将1g步骤(b)得到的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml水中，取0.8g聚乙烯醇溶解在30ml水中，将二者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为44.4wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的罗丹明B水溶液中，经日光照射6小时后，罗丹明B的浓度降为1.2mg/L，罗丹明B的光催化降解率达96％。
实施例6
(a)将10ml钛酸四正丁酯加入到11.2ml浓度为99wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶5，室温剧烈搅拌3小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.01g AgNO3和0.01g CH3COOAg掺杂剂，置于高压反应釜中，150℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有AgNO3和CH3COOAg的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为44wt％，掺杂剂的含量为2wt％，二氧化钛的含量为54wt％。
(c)将1g步骤(b)得到的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml水中，取0.6g聚乙烯基吡咯烷酮溶解在20ml水中，将二者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为37.5wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的甲基橙水溶液中，经日光照射6小时后，甲基橙的浓度降为0.6mg/L，甲基橙的光催化降解率达98％。
实施例7
(a)将5ml钛酸四异丙酯和5ml钛酸四正丁酯的混合物加入到10ml浓度为99wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶钛酸四异丙酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶1∶8，室温剧烈搅拌2小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、异丙醇、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.01gFeCl3和0.01gCuCl2掺杂剂，置于高压反应釜中，150℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有FeCl3和CuCl2的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为40wt％，掺杂剂的含量为2wt％，二氧化钛的含量为58wt％。
(c)将1g步骤(b)得到的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml四氢呋喃中，取0.5g聚对苯二甲酸乙二醇酯溶解在20ml三氟乙酸中，另取0.5g聚甲基丙烯酸甲酯溶解在20ml四氢呋喃中，将三者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为50wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的亚甲基蓝水溶液中，经日光照射5小时后，亚甲基蓝的浓度降为0.8mg/L，甲基橙的光催化降解率达97.3％。
实施例8
(a)将10ml钛酸四正丁酯加入到14.8ml浓度为90wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶6，室温剧烈搅拌3小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.01gCuCl2掺杂剂，置于高压反应釜中，150℃水热处理3小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有CuCl2的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为44wt％，掺杂剂的含量为1wt％，二氧化钛的含量为55wt％。
(c)将1g步骤(b)得到的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml水中，取0.43g聚乙烯醇溶解在30ml水中，将二者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为30wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的罗丹明B水溶液中，经日光照射4小时后，罗丹明B的浓度降为1.6mg/L，罗丹明B的光催化降解率达94.7％。
实施例9
(a)将10ml钛酸四乙酯加入到9ml浓度为99wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四乙酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶4，室温剧烈搅拌1小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、乙醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，置于高压反应釜中，180℃水热处理5小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸的改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为40wt％，二氧化钛的含量为60wt％。
(c)将0.5g步骤(b)得到的改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml水中，取0.5g聚乙烯醇溶解在30ml水中，将二者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为50wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的罗丹明B水溶液中，经日光照射4小时后，罗丹明B的浓度降为1.6mg/L，罗丹明B的光催化降解率达94.7％。
实施例10
(a)将10ml钛酸四正丁酯加入到13.8ml浓度为80wt％的三氟乙酸溶液中，其中钛酸四正丁酯∶三氟乙酸的摩尔比为1∶5，室温剧烈搅拌3小时，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物水、正丁醇和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将1g步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于20ml水中，加入0.01g CuCl2和0.01gFeCl3掺杂剂，置于高压反应釜中，180℃水热处理5小时后，取出干燥得到在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有CuCl2和FeCl3的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其中三氟乙酸的含量为43wt％，掺杂剂的含量为2wt％，二氧化钛的含量为55wt％。
(c)将1g步骤(b)得到的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂分散到20ml水中，取0.45g聚乙烯醇和0.45g聚丙烯酸分别溶解在30ml水中，将三者混合搅拌均匀，干燥后得到复合光催化剂，其中聚合物的含量为47.4wt％。
(d)将0.2g步骤(c)得到的复合光催化剂加入到50ml浓度为30mg/L的甲基橙水溶液中，经日光照射4小时后，甲基橙的浓度降为0.6mg/L，光催化降解率达98％。
Claims (8)
1.一种掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂，其特征是：所述的光催化剂是在二氧化钛的表面修饰有三氟乙酸且在二氧化钛内部含有掺杂剂，其中三氟乙酸的含量为40～60wt%，掺杂剂的含量为0<含量≤5wt%，余量为二氧化钛；
所述的掺杂剂的原料选自FeCl3、Fe(NO3)3、CuCl2、Cu(NO3)2、Mn(CH3COO)2、AgNO3、CH3COOAg所组成的组中的至少一种；
所述的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将钛酸酯加入到三氟乙酸溶液中水解，其中钛酸酯：三氟乙酸的摩尔比为1：4～1：10，室温搅拌，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于水中，加入掺杂剂的原料，然后进行水热处理，取出干燥得到掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂。
2.一种权利要求1所述的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
(a)将钛酸酯加入到三氟乙酸溶液中水解，其中钛酸酯：三氟乙酸的摩尔比为1：4～1：10，室温搅拌，得到黄褐色溶液；干燥并除去可挥发性副产物和过量的三氟乙酸，得到表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶；
(b)将步骤(a)得到的表面修饰有三氟乙酸的二氧化钛干凝胶溶解于水中，加入掺杂剂的原料，然后进行水热处理，取出干燥得到掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的钛酸酯选自钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四正丁酯所组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的三氟乙酸溶液的浓度为50～99wt%。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的水热处理的温度为90～180°C。
6.根据权利要求2或5所述的制备方法，其特征是：所述的水热处理的时间为3～10小时。
7.一种权利要求1所述的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂的用途，其特征是：所述的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂直接用于光催化降解污水中的有机污染物；或所述的掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂与聚合物混合作为复合光催化剂使用，用于光催化降解污水中的有机污染物，其中聚合物在复合光催化剂中的含量为30～50wt%。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征是：所述的聚合物选自聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己内酰胺、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚丙烯酸所组成的组中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110037232 CN102631949B (zh) | 2011-02-12 | 2011-02-12 | 掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110037232 CN102631949B (zh) | 2011-02-12 | 2011-02-12 | 掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102631949A CN102631949A (zh) | 2012-08-15 |
| CN102631949B true CN102631949B (zh) | 2013-08-14 |
Family
ID=46616632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110037232 Expired - Fee Related CN102631949B (zh) | 2011-02-12 | 2011-02-12 | 掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102631949B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024042256A2 (es) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Microesferas de tio2, método de obtención de dichas microesferas de tio2 y uso como fotocatalizador solar |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104646066B (zh) * | 2013-11-22 | 2016-08-17 | 首都师范大学 | 一种聚合物/二氧化钛多元复合光催化薄膜的制备方法 |
| CN104588048B (zh) * | 2015-01-14 | 2017-06-13 | 武汉理工大学 | 高效铁氟双助剂共修饰二氧化钛光催化材料的制备方法 |
| CN105618105A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-06-01 | 济南大学 | 一种二元金属共掺杂光催化剂的制备方法 |
| CN105642331B (zh) * | 2016-02-25 | 2019-03-15 | 济南大学 | 一种二维纳米片状光催化剂的制备方法 |
| CN107445201B (zh) * | 2017-09-11 | 2019-01-08 | 广东工业大学 | 一种稀土掺杂锐钛矿型二氧化钛微纳球的制备方法 |
| CN108339542B (zh) * | 2018-03-07 | 2020-08-14 | 首都师范大学 | 一种蓝色二氧化钛的制备方法 |
| CN109569738A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-04-05 | 佛山科学技术学院 | 一种难降解污水处理的复合催化剂 |
| IT201900020122A1 (it) * | 2019-10-31 | 2021-05-01 | Colorobbia Consulting S R L | Supporto polimerico nanofunzionalizzato con nanoparticelle fotocatalitiche a base di TiO2 e il suo uso nella fotocatalisi |
| CN113477276B (zh) * | 2021-06-29 | 2023-08-25 | 衡水学院 | 负载型光催化剂及其制备方法 |
| CN115364839B (zh) * | 2022-09-05 | 2023-10-03 | 聊城大学 | 一种低温下制备可见光下响应TiO2光催化剂的方法 |
| CN116078415A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-05-09 | 西南科技大学 | 用于光催化还原铀的介孔二氧化钛光催化剂的制备及应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1327878A (zh) * | 2001-05-31 | 2001-12-26 | 中国兵器工业第五二研究所宁波分所 | 可见光反应型纳米二氧化钛基光催化剂的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI324530B (en) * | 2006-12-28 | 2010-05-11 | Ind Tech Res Inst | Photocatalyst composite and fabrication method thereof |
-
2011
- 2011-02-12 CN CN 201110037232 patent/CN102631949B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1327878A (zh) * | 2001-05-31 | 2001-12-26 | 中国兵器工业第五二研究所宁波分所 | 可见光反应型纳米二氧化钛基光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Guangxiu Cao, et al..Enhanced visible light-driven photocatalytic performance of La-doped TiO2-xFx.《Journal of The American Ceramic Society》.2010,第93卷(第1期),第25-27页. * |
| Jiaguo Yu, et al..One-pot hydrothermal synthesis and enhanced photocatalytic activity of trifluoroacetic acid modified TiO2 hollow microspheres.《Journal of Molecular Catalysis A: Chemical》.2010,第326卷第8-14页. |
| One-pot hydrothermal synthesis and enhanced photocatalytic activity of trifluoroacetic acid modified TiO2 hollow microspheres;Jiaguo Yu, et al.;《Journal of Molecular Catalysis A: Chemical》;20100518;第326卷;第8-14页 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024042256A2 (es) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Microesferas de tio2, método de obtención de dichas microesferas de tio2 y uso como fotocatalizador solar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102631949A (zh) | 2012-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102631949B (zh) | 掺杂改性的可见光响应二氧化钛光催化剂及其制法和用途 | |
| CN107497456B (zh) | 层状氯氧化铋可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN104646066B (zh) | 一种聚合物/二氧化钛多元复合光催化薄膜的制备方法 | |
| CN108855140B (zh) | 一种CuS/Bi2WO6异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105854863B (zh) | 一种C/ZnO/TiO2复合纳米光催化材料的制备方法 | |
| CN108686665B (zh) | 一种纳米棒铁酸锌原位复合片层二氧化钛光催化材料的制备方法 | |
| CN103480353A (zh) | 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法 | |
| CN103191725B (zh) | BiVO4/Bi2WO6复合半导体材料及其水热制备方法和其应用 | |
| CN101791565A (zh) | 一种TiO2@石墨相氮化碳异质结复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN106492854A (zh) | 利用两步法制备具有光催化性能的复合型纳米Ag3PO4/TiO2材料及方法和应用 | |
| CN101279275A (zh) | 纳米银/氯化银可见光光催化材料及其制备方法 | |
| CN101773841A (zh) | 一种用于水处理的光催化剂 | |
| CN106925304B (zh) | Bi24O31Br10/ZnO复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN104108753A (zh) | 一种可见光响应的BiVO4催化剂的制备 | |
| CN100404127C (zh) | 人工抗体型复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105170130A (zh) | 高分散CeO2修饰TiO2的介孔光催化剂的制备方法和应用 | |
| CN106552651B (zh) | 一种Bi12O17Br2光催化剂的合成及应用方法 | |
| CN104069848A (zh) | 一种醇热法制备纯相钛酸铋与氧化钛复合材料的方法 | |
| Zhao et al. | Preparation of g-C3N4/TiO2/BiVO4 composite and its application in photocatalytic degradation of pollutant from TATB production under visible light irradiation | |
| CN101491769A (zh) | 具有可见光响应的碳酸锶光催化剂及其制备方法 | |
| CN104844423A (zh) | MIL-100(Fe)在苯的光催化羟化制苯酚中的应用 | |
| CN113976148B (zh) | 一种Z型C60/Bi/BiOBr复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103721699A (zh) | 一种NaInO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN105457656A (zh) | 一种异质结光催化剂的制备方法和用途 | |
| CN104549222A (zh) | 一种可见光催化剂钛酸铬的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130814 |