CN108452791A - 一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 - Google Patents
一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108452791A CN108452791A CN201810135281.XA CN201810135281A CN108452791A CN 108452791 A CN108452791 A CN 108452791A CN 201810135281 A CN201810135281 A CN 201810135281A CN 108452791 A CN108452791 A CN 108452791A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium
- preparation
- 3dom
- cao
- materials
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 claims description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 12
- 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 12
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 12
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 9
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 8
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 6
- -1 2mol/L2O Chemical compound 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 claims description 5
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 claims description 5
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 claims description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 3
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000006210 lotion Substances 0.000 claims description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 3
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical group [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 claims description 3
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 claims description 3
- YCIHPQHVWDULOY-FMZCEJRJSA-N (4s,4as,5as,6s,12ar)-4-(dimethylamino)-1,6,10,11,12a-pentahydroxy-6-methyl-3,12-dioxo-4,4a,5,5a-tetrahydrotetracene-2-carboxamide;hydrochloride Chemical compound Cl.C1=CC=C2[C@](O)(C)[C@H]3C[C@H]4[C@H](N(C)C)C(=O)C(C(N)=O)=C(O)[C@@]4(O)C(=O)C3=C(O)C2=C1O YCIHPQHVWDULOY-FMZCEJRJSA-N 0.000 claims description 2
- 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 claims description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N Calcium hypochlorite Chemical compound [Ca+2].Cl[O-].Cl[O-] ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical compound [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940062672 calcium dihydrogen phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 claims description 2
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 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 claims description 2
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 claims description 2
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 2
- ILRSCQWREDREME-UHFFFAOYSA-N dodecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCC(N)=O ILRSCQWREDREME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007783 nanoporous material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- ANBZTKMYPDMODS-YPKPFQOOSA-N (z)-n,n-diethyloctadec-9-enamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)N(CC)CC ANBZTKMYPDMODS-YPKPFQOOSA-N 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000007926 Craterellus fallax Nutrition 0.000 description 1
- 240000007175 Datura inoxia Species 0.000 description 1
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Ti] Chemical compound [Ca].[Ti] JTCFNJXQEFODHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011805 ball Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960002713 calcium chloride Drugs 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229940095672 calcium sulfate Drugs 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000010919 dye waste Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011806 microball Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种3DOM TiO2‑CaO材料、制备方法及其应用,属于无机纳米多孔材料制备技术领域。所述3DOM TiO2‑CaO材料具有有序的大孔、介孔的多级孔结构,其中大孔孔径为150~200nm,大孔的孔壁为介孔结构,介孔孔径为2~15nm,所述3DOM TiO2‑CaO材料在宏观上为片状材料。本发明所涉及的3DOM TiO2‑CaO材料具有低成本、活性高、稳定性好的优点,可应用于催化降解多种有机污染物。
Description
技术领域
本发明属于无机纳米多孔材料制备技术领域,具体涉及一种3DOM TiO2‐CaO材料及其制备方法,主要用于光催化领域。
背景技术
有机染料已经被应用到人们日常生活与生产的各个方面。但是,当大量有机染料排放天然河流后,会给水体造成严重的污染,同时也会对人体健康造成不良影响。目前,治理有机染料废水的方法主要有物理吸附法、化学氧化法和生物降解法。其中光化学氧化法是一种比较绿色、节约能源的技术,可以处理较低浓度的染料废水,且净化效率高,无二次污染。高效的光催化剂是目前研究的关键,因此亟需研发具有高活性,稳定性,方便工业化应用的低廉催化剂。光催化剂的材料大多为半导体材料,如:TiO2、ZnO、CdS、ZnS等。复合型的光催化剂应用更为广泛,即将一些金属元素或非金属元素掺杂入上述半导体材料中,可以进一步提高催化剂的光催化活性甚至可以扩展催化剂的光响应区域。
近年来,三维有序大孔‐介孔材料引起了研究人员的极大兴趣。这种多级孔结构的材料综合了大孔和介孔的优势。其中,介孔结构可以提供较高的比表面积,从而增加对客体分子的有效吸附,提供足够多的活性位点;三维贯通的大孔结构则大大地提高了反应物和产物在孔道内的扩散率,从而提高了催化剂内部比表面积的利用率。此外,这种有序的多级孔材料可以广泛地应用于催化、电化学和生物技术等领域。
目前,三维有序大孔‐介孔二氧化钛复合物的制备仍然具有很大的困难。首先,模板胶晶的制备存在排列无序、制备周期长等问题;其次,当掺杂其它金属元素时,可能会影响其中介孔结构的有序性,甚至破坏二氧化钛的晶格结构。
部分碱金属和碱土金属(如Ca2+和Sr2+)的引入,可以提高二氧化钛的光催化活性。相对于大部分过渡金属和贵金属而言,作为碱土金属的钙盐更为丰富和廉价,因此,研究其掺杂改性对二氧化钛光催化性能的影响更具实际意义。钙离子引入促进了光生电子和空穴对的分离,提高了催化剂的量子效率,从而促进了羟基自由基的生成,因此,TiO2‐CaO复合型的光催化剂具有更高的催化活性。
发明内容
本发明旨在获得一种低成本,活性高,易于工业化应用的3DOM TiO2‐CaO材料、制备方法及其应用。
本发明的技术方案:
一种3DOM TiO2‐CaO材料,其为片状结构,具有有序大孔、介孔的多级孔结构,其中大孔孔径为150~200nm,大孔的孔壁为介孔结构,介孔孔径为2~15nm。钛的质量含量为90~100%,钙的质量含量不大于10%。
一种3DOM TiO2‐CaO材料的制备方法,包括以下步骤:
(a)采用PS微球配制质量分数为1~5%的PS乳液,超声5~30min,将体积为50~300μL的PS乳液滴加在面积为0.9cm*3.5cm的片状材料上,铺满表面,置于恒温恒湿箱中,调节温度为35~85℃,湿度为40~80RH%,1h后即得到片状PS胶晶模板。
(b)以质量比计,将软模板剂、乙醇、HCl(2mol/L)、H2O、四氯化钛、钛酸四异丙酯、钙源按照1:15:0.3~0.9:0.2:0.755:2.265:0.0052~0.0208比例混合后,于25~40℃水浴下磁力搅拌4h,得到均一透明的前驱体溶液;将片状PS胶晶模板浸入前驱体溶液中3~10min后,提拉取出,置于烘箱中35~45℃下缩合24h;将烘箱升温至80~120℃,进一步缩合12h;然后置于马弗炉中,空气氛围下1~2℃/min升温至400~700℃,保温6h后降到室温,得到3DOM TiO2‐CaO材料。
所述片状材料为玻璃片、石英片、不锈钢片、铝片、镍或陶瓷片。
所述PS胶体晶体模板为三维有序蛋白石结构,PS微球的直径为150~300nm,PS微球之间呈现面心立方(fcc)堆积。
所述软模板剂为聚醚P123、聚醚F127、十二烷基硫酸钠(SDS)、吐温80、聚乙二醇椰油酸二乙醇酰胺中的一种或两种以上混合。
所述钙源为乙酸钙、氯化钙、硫酸钙、次氯酸钙、磷酸二氢钙、乳酸钙中的一种或两种以上混合。
一种3DOM TiO2‐CaO材料在光催化领域的应用,3DOM TiO2‐CaO材料能够用于在紫外光下光降解有机物。
所述有机物为罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙或盐酸四环素。
本发明的有益效果:本发明所涉及的3DOM TiO2‐CaO材料通过引入钙离子,促进了光生电子和空穴对的分离,提高了催化剂的量子效率,从而促进了羟基自由基的生成。本发明的3DOM TiO2‐CaO材料具有低成本、活性高、稳定性好的优点,易于工业化应用,特别是在催化降解多种有机污染物方面的应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1是PS胶晶模板的平面形貌图。
图2是PS胶晶模板的横截面形貌图。
图3是3DOM TiO2‐CaO‐1材料的表面形貌图。
图4是3DOM TiO2‐CaO‐1材料的TEM图。
图5是3DOM TiO2、3DOM TiO2‐CaO材料的拉曼光谱图。
图6是3DOM TiO2、3DOM TiO2‐CaO材料在紫外光下光降解罗丹明B的动力学结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,对本发明进一步阐释。以下实施例仅用于说明本发明,但不构成对本发明的任何限制。
根据本发明的实施方案,PS胶体晶体模板及三维有序大孔‐介孔钛钙复合氧化物材料的制备可以采用包括以下步骤的方法进行:
实施例1
采用溶剂蒸发自组装法制备PS胶体晶体模板
将PS微球分散在去离子水中,配制成质量分数为3%的PS乳液,超声15min使PS微球均匀分散,将体积为100μL的PS乳液滴加在面积为0.9cm*3.5cm的玻璃片上,将上述玻璃片置于恒温恒湿箱中,调节温度为55℃,湿度为45RH%,1h后得到高度有序的胶晶模板(如图1所示)。PS胶晶模板具有多层有序结构,厚度约为5μm(如图2所示)。
实施例2
采用PS胶体晶体模板制备3DOM TiO2材料
按化学计量比称取1g聚醚P123,15g乙醇,0.5g浓度为2mol/L的HCl,0.2g的H2O,0.755g的四氯化钛和2.265g的钛酸四异丙酯,混合溶于反应器中,将上述混合液在磁力搅拌下置于35℃水浴搅拌4h得到均一透明的前驱体溶液。将PS胶晶模板浸入前驱体溶液中5min后提拉取出置于烘箱35℃中缩合24h,后将烘箱升温至100℃进一步缩合12h。将样品取出置于马弗炉中,空气氛围下,升温至400℃,保温6h,升温速率为1℃/min。降到室温后,得到3DOM TiO2材料,从拉曼光谱图(图5a)可以看出3DOM TiO2材料为锐钛矿相,光催化动力学结果如图6a所示。
实施例3
采用PS胶体晶体模板制备3DOM TiO2‐CaO‐1材料
按化学计量比称取1g聚醚P123,15g乙醇,0.5g浓度为2mol/L的HCl,0.2g的H2O,0.755g的四氯化钛和2.265g的钛酸四异丙酯,0.0052g的乙酸钙混合溶于反应器中,将上述混合液在磁力搅拌下置于35℃水浴搅拌4h得到均一透明的前驱体溶液。将PS胶晶模板浸入前驱体溶液中5min后取出置于烘箱35℃中缩合24h,后将烘箱升温至100℃进一步缩合12h。将样品取出置于马弗炉中,空气氛围下,升温至400℃,保温6h,升温速率为1℃/min。降到室温后,得到3DOM TiO2‐CaO‐1材料。样品呈开放通透的大孔结构,从每个大孔处可以看到三个小孔(图3、4),图中的大孔结构的孔壁具有较为规整的介孔结构(图4)。拉曼光谱图(图5d)表明,掺入钙后,峰位小幅度的偏移,表明钙的掺入没有破坏钛的晶格结构,光催化动力学结果如图6d所示。
实施例4
采用PS胶体晶体模板制备3DOM TiO2‐CaO‐2材料
按化学计量比称取1g聚醚P123,15g乙醇,0.65g浓度为2mol/L的HCl,0.2g的H2O,0.755g的四氯化钛和2.265g的钛酸四异丙酯,0.0104g的乙酸钙混合溶于反应器中,将上述混合液在磁力搅拌下置于35℃水浴搅拌4h得到均一透明的前驱体溶液。将PS胶晶模板浸入前驱体溶液中5min后取出置于烘箱35℃中缩合24h,后将烘箱升温至100℃进一步缩合12h。将样品取出置于马弗炉中,空气氛围下,升温至400℃,保温6h,升温速率为1℃/min。降到室温后,得到3DOM TiO2‐CaO‐2材料。拉曼光谱图(图5c)表明,掺入钙后,峰位小幅度的偏移,表明钙的掺入没有破坏钛的晶格结构,光催化动力学结果如图6c所示。
实施例5
采用PS胶体晶体模板制备3DOM TiO2‐CaO‐3材料
按化学计量比称取1g聚醚P123,15g乙醇,0.8g浓度为2mol/L的HCl,0.2g的H2O,0.755g的四氯化钛和2.265g的钛酸四异丙酯,0.0208g的乙酸钙混合溶于反应器中,将上述混合液在磁力搅拌下置于35℃水浴搅拌4h得到均一透明的前驱体溶液。将PS胶晶模板浸入前驱体溶液中5min后取出置于烘箱35℃中缩合24h,后将烘箱升温至100℃进一步缩合12h。将样品取出置于马弗炉中,空气氛围下,升温至400℃,保温6h,升温速率为1℃/min。降到室温后,得到3DOM TiO2‐CaO‐3材料。拉曼光谱图(图5b)表明,掺入钙后,峰位小幅度的偏移,表明较多质量的钙掺入依然没有破坏钛的晶格结构,光催化动力学结果如图6b所示。
Claims (8)
1.一种3DOM TiO2-CaO材料,其特征在于,其为片状材料,具有有序大孔、介孔的多级孔结构,其中大孔孔径为150~200nm,大孔的孔壁为介孔结构,介孔孔径为2~15nm;钛的质量含量为90~100%,钙的质量含量为不大于10%。
2.根据权利要求1所述一种3DOM TiO2-CaO材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)采用PS微球配制质量分数为1~5%的PS乳液,超声5~30min,将体积为50~300μL的PS乳液滴加在面积为0.9cm*3.5cm的片状材料上,铺满表面,置于恒温恒湿箱中,调节温度为35~85℃,湿度为40~80RH%,1h后得到片状PS胶晶模板;
(b)以质量比计,将软模板剂、乙醇、2mol/L的HCl、H2O、四氯化钛、钛酸四异丙酯、钙源按照1:15:0.3~0.9:0.2:0.755:2.265:0.0052~0.0208比例混合,25~40℃水浴下磁力搅拌4h,得到均一透明的前驱体溶液;
将片状PS胶晶模板浸入前驱体溶液中3~10min后,提拉取出,置于烘箱中35~45℃下缩合24h;将烘箱升温至80~120℃,进一步缩合6~12h;然后置于马弗炉中,空气氛围下1~2℃/min升温至400~700℃,保温6h后降到室温,制备得到3DOM TiO2-CaO材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述片状材料为玻璃片、石英片、不锈钢片、铝片、镍片或陶瓷片。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的PS胶体晶体模板为三维有序蛋白石结构,PS微球的直径为150~300nm,PS微球之间呈现面心立方堆积。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,软模板剂为聚醚P123、聚醚F127、十二烷基硫酸钠、吐温80、聚乙二醇椰油酸二乙醇酰胺中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述钙源为乙酸钙、氯化钙、硫酸钙、次氯酸钙、磷酸二氢钙、乳酸钙中的一种或两种以上混合。
7.权利要求1所述的3DOM TiO2-CaO材料应用于光催化领域,用于在紫外光下光降解有机物。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述的有机物为罗丹明B、亚甲基蓝、甲基橙或盐酸四环素。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810135281.XA CN108452791A (zh) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | 一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810135281.XA CN108452791A (zh) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | 一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108452791A true CN108452791A (zh) | 2018-08-28 |
Family
ID=63239847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810135281.XA Pending CN108452791A (zh) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | 一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108452791A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109317132A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-12 | 广州大学 | 一种光催化剂纳米材料及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1037940B1 (en) * | 1997-12-09 | 2004-09-08 | SBA Materials, Inc. | Block polymer processing for mesostructured inorganic oxide materials |
CN101323504A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-12-17 | 天津大学 | 大孔-介孔纳米晶二氧化钛薄膜的制备方法 |
US20120118833A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Method and apparatus for enhanced photocatalytic oxidative decolorization of wastewater containing reactive anthraquinone dye |
CN102531051A (zh) * | 2010-12-22 | 2012-07-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 高度双重有序宏孔/介孔TiO2薄膜及其制备方法 |
CN106587077A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 沈阳师范大学 | 一种三维有序大孔‑介孔氧化物材料及其制备方法 |
CN106693947A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-24 | 青岛大学 | 一种钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法 |
-
2018
- 2018-02-07 CN CN201810135281.XA patent/CN108452791A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1037940B1 (en) * | 1997-12-09 | 2004-09-08 | SBA Materials, Inc. | Block polymer processing for mesostructured inorganic oxide materials |
CN101323504A (zh) * | 2008-06-13 | 2008-12-17 | 天津大学 | 大孔-介孔纳米晶二氧化钛薄膜的制备方法 |
US20120118833A1 (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-17 | Korea Institute Of Science And Technology | Method and apparatus for enhanced photocatalytic oxidative decolorization of wastewater containing reactive anthraquinone dye |
CN102531051A (zh) * | 2010-12-22 | 2012-07-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 高度双重有序宏孔/介孔TiO2薄膜及其制备方法 |
CN106587077A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 沈阳师范大学 | 一种三维有序大孔‑介孔氧化物材料及其制备方法 |
CN106693947A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-24 | 青岛大学 | 一种钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109317132A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-12 | 广州大学 | 一种光催化剂纳米材料及其制备方法 |
CN109317132B (zh) * | 2018-11-16 | 2021-06-08 | 广州大学 | 一种光催化剂纳米材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dunkle et al. | BiVO4 as a visible-light photocatalyst prepared by ultrasonic spray pyrolysis | |
CN106582892B (zh) | 纳米TiO2涂层结构及其制备方法和用途 | |
CN107185515B (zh) | 一种用于污水处理的光催化剂及其制备方法 | |
CN100435936C (zh) | 以泡沫铝负载二氧化钛的催化剂的制备方法 | |
CN104624208B (zh) | 一种空气净化光催化剂及其制备方法 | |
CN102784632B (zh) | 核/壳结构的硅藻土/二氧化钛复合光催化剂的制备方法 | |
CN106219604B (zh) | 一种制备多级孔结构二氧化钛的制备方法及其光催化应用 | |
CN104383902B (zh) | 一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用 | |
CN106807430B (zh) | 具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 | |
CN101462068A (zh) | 铁和氮共掺杂的介孔氧化钛光催化材料及其制备方法 | |
CN105597719A (zh) | 一种泡沫钛-氧化钛复合光电催化材料及其应用 | |
CN105964283A (zh) | 一种微纳结构光催化涂层及其制备方法 | |
CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
CN102125831B (zh) | 介孔Bi2O3/TiO2纳米光催化剂的制备方法 | |
CN109650439B (zh) | 大尺寸自组装二氧化钛微球及其制备方法和应用 | |
CN104998629A (zh) | 一种核-壳结构SiO2-TiO2复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
CN106582726A (zh) | 一种Bi4O5Br2中空球及以微乳液为模板的制备方法 | |
CN108452791A (zh) | 一种3DOM TiO2-CaO材料、制备方法及其应用 | |
CN112028119B (zh) | 一种{101}、{100}和{111}-晶面共暴露的锐钛矿型TiO2纳米晶 | |
CN105836796A (zh) | 一种铃铛型核壳结构纳米TiO2@void@SiO2粉体的制备方法 | |
CN103570065B (zh) | 一种介孔TiO2球的双模板制备方法 | |
CN108607536A (zh) | 一种制备铋掺杂纳米二氧化钛光催化剂的方法 | |
CN104437470A (zh) | 一种同质蛋黄-壳结构Bi2MoO6微球及其制备方法、应用 | |
CN103752301B (zh) | 纳孔碱金属/碱土金属钛酸盐光催化剂及其制备方法 | |
CN104028264B (zh) | 一种正四棱柱状铋系含氧酸盐Bi2WO6的制备方法 |
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 | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180828 |