CN110394175A - 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 - Google Patents
一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110394175A CN110394175A CN201910558901.5A CN201910558901A CN110394175A CN 110394175 A CN110394175 A CN 110394175A CN 201910558901 A CN201910558901 A CN 201910558901A CN 110394175 A CN110394175 A CN 110394175A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pei
- copper
- preparation
- alcohol
- titanium
- 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
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005253 cladding Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 6
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 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 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- APQHKWPGGHMYKJ-UHFFFAOYSA-N Tributyltin oxide Chemical compound CCCC[Sn](CCCC)(CCCC)O[Sn](CCCC)(CCCC)CCCC APQHKWPGGHMYKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical group [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 claims description 2
- HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);disulfate Chemical compound [Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 238000012661 block copolymerization Methods 0.000 claims 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 abstract description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 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 9
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 9
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 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
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
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
本发明公开了一种铜掺杂介孔二氧化钛的制备方法,本制备方法以嵌段共聚物为模板,以水和乙醇为混合溶剂,四氯化钛等钛前驱体作为钛源,采用蒸发诱导组装法制备了铜掺杂有序介孔二氧化钛,本发明方法操作简单、易于调控、且模板成本低,在光催化、太阳能电池等方面具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种以嵌段共聚物为模板制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用,属于纳米材料技术领域。
背景技术
介孔TiO2具有高的比表面积、发达的孔道结构、孔径尺寸在一定范围内可调、表面易于改性等特点,使其在水处理、空气净化、太阳能电池、生物材料等方面表现出广阔的应用前景,例如,光催化降解活性高、耐腐蚀、化学性质稳定、无毒、价格低廉等,因而在环境治理和能源方面有着重大的应用价值。
但TiO2存在只能吸收紫外光、太阳能的利用率很低、光催化剂的活性较低、纳米粒子易聚集、分离和回收困难等缺点。为了提高可见光催化活性能,掺杂型二氧化钛的研究成为当今热点之一。掺杂通常用于缩小二氧化钛的带隙,使其光吸收区间扩展到可见光区。然而,有些掺杂的二氧化钛,通常受到掺杂剂诱导的电荷复合中心的影响,显示出有限的太阳能光催化性能。金属及其氧化物掺杂改性TiO2,不但可以缩短光生载流子向表面的迁移时间,而且可以成为光生电子与空穴的捕获阱,对于光生电子与空穴对的分离具有促进作用,从而提高其光催化活性。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种以PEI-F127-PEI嵌段共聚物为模板制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法,该制备方法反应条件相对温和,制备方法简单,所得产物产量高,成本低廉。
本发明选用PEI-F127-PEI嵌段共聚物为模板,以水和乙醇为混合溶剂,四氯化钛等钛前驱体作为作为钛源,采用软模板法合成铜掺杂介孔二氧化钛。
本发明具体技术方案如下:
一种以PEI-F127-PEI嵌段共聚物为模板制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用,其特征是包括以下步骤:
(1)将PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在乙醇和水的混合溶剂中,搅拌,形成稳定的溶液状态;
(2)将铜源和钛源加入到乙醇和水的混合溶液中,搅拌得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,搅拌一段时间,放入烘箱干燥老化,然后放入管式炉中高温煅烧,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物碳化、分解,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。
进一步的,步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物为三嵌段共聚物F127(EO106PO70EO106)和聚乙烯亚胺(PEI)改性得到。
进一步的,步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在乙醇和水的混合溶剂的浓度为5-20 wt%,优选为5-15 wt%。
进一步的,步骤(1)中,所述的乙醇和水的混合溶剂的体积比5-20:1,优选为5-10:1。
进一步的,步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物在乙醇和水的混合溶剂中的搅拌时间为1-2 h。
进一步的,步骤(2)中,所述铜源为水合硝酸铜、氯化铜、硫酸铜等,优选为三水合硝酸铜;所述钛源为钛酸正丁酯(TBOT)、异丙醇钛(TTIP)、四氯化钛(TiCl4)、硫酸钛[Ti(SO4)2]等,优选为TiCl4;所述铜源和钛源的质量摩尔比为1:50-1:200优选为1:50-1:150。
进一步的,步骤(2)中,所述乙醇和水的混合溶液的质量比为5:1-10:1,优选为6:1-8:1。
进一步的,步骤(2)中,所述钛源和PEI-F127-PEI嵌段共聚物模板的摩尔比为20:1-200:1,优选为60:1-200:1。
进一步的,步骤(2)中,所述加入到嵌段共聚物溶液后搅拌,搅拌时间为40-120min,优选为60-100 min。
进一步的,步骤(2)中,所述的烘干温度第一段为30-100℃,烘干时间为6-10天,第二段为90-120℃,烘干时间为2-5天;管式炉退火温度为400-600℃,退火时间为3-10 h;煅烧温度为400-500℃,煅烧时间为5-7 h。
本发明方法以PEI-F127-PEI嵌段共聚物为模板,调控得到了铜掺杂的介孔二氧化钛结构,制备方法简单,本发明选用PEI-F127-PEI嵌段共聚物为模板,使用铜作为掺杂元素改性介孔TiO2,不但可以缩短光生载流子向表面的迁移时间,而且可以成为光生电子与空穴的捕获阱,对于光生电子与空穴对的分离具有促进作用,从而提高其光催化活性,且物理、化学等性质优异,合成方法简便,成本低,将其作为光催化材料,在环境治理和能源方面方面具有广阔的发展前景。
附图说明
图1. 实施例1制备的铜掺杂介孔二氧化钛的透射电子显微镜(TEM)照片。
图2. 实施例1制备的铜掺杂介孔二氧化钛的X射线衍射(XRD)照片。
图3. 实施例1制备的铜掺杂介孔二氧化钛的BET比表面积曲线。
图4. 实施例1制备的铜掺杂介孔二氧化钛催化降解亚甲基蓝的时间-浓度曲线。
图5. 实施例1制备的铜掺杂介孔二氧化钛对亚甲基蓝的最大吸附量曲线。
图6. 实施例2制备的铜掺杂介孔二氧化钛的透射电子显微镜照片。
图7. 实施例2制备的铜掺杂介孔二氧化钛催化降解亚甲基蓝的时间-浓度曲线。
图8. 实施例2制备的铜掺杂介孔二氧化钛对亚甲基蓝的最大吸附量曲线。
图9. 实施例3制备的铜掺杂介孔二氧化钛催化降解亚甲基蓝的时间-浓度曲线。
图10. 实施例4制备的铜掺杂介孔二氧化钛对亚甲基蓝的最大吸附量曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。下述实施例中,所用PEI-F127-PEI嵌段共聚物为三嵌段共聚物F127(EO106PO70EO106)和聚乙烯亚胺(PEI)改性得到;乙醇、三水合硝酸铜、TiCl4等钛源均为从市场采购的商品。
实施例1
(1)将5.5 g PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在体积比为10:1的乙醇和水的混合溶剂中配置成10%的溶液,磁力搅拌1h使其形成稳定的溶液状态;
(2)将0.06 g三水合硝酸铜和5gTiCl4加入到乙醇/水(15g/2g)混合溶液中,搅拌50min得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,磁力搅拌1.5 h,放入50℃烘箱中老化7天,120℃老化2天,然后放入氮气气氛的管式炉中450℃煅烧7 h,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物分解、碳化,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。
图1为样品的透射电子显微镜(TEM)照片,通过TEM图可以明显的观察到得到的产物为有序介孔结构,孔径约为6.5 nm。
图2为样品的X射线衍射(XRD)照片,图中XRD衍射峰图谱与标准卡片对比(JCPDS,NO 21-1272)可知为锐钛矿型,且结晶良好。
图3为样品的BET比表面积曲线,从图中可知该类型为H1型滞后环,样品孔道分布均匀并具有连通性。
图4为样品催化降解亚甲基蓝的时间-浓度曲线,从图中可知与可见光下不具备光催化降解能力的P25对比,铜掺杂的介孔二氧化钛在可见光下仍然具有较好的光催化降解能力。
图5为样品对亚甲基蓝的最大吸附量曲线,由图中最大吸附量可知,样品对有机染料具有较强的吸附性。
实施例2
(1)将6.2 gPEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在体积比为15:1的乙醇和水的混合溶剂中配置成10%的溶液,磁力搅拌1 h使其形成稳定的溶液状态;
(2)将0.06 g三水合硝酸铜和5gTiCl4加入到乙醇/水(15g/2g)混合溶液中,搅拌50min得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,磁力搅拌1.5 h,放入50℃烘箱中老化7天,120℃老化2天,然后放入氮气气氛的管式炉中450℃煅烧7 h,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物分解、碳化,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。通过图6的TEM可以明显的观察到得到的产物为有序介孔结构,孔径约为7nm;由图7的降解速度曲线和图8的最大吸附量曲线可知,样品具有较好的光催化降解能力,且对有机染料具有较强的吸附性。
实施例3
(1)将5.5 g PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在体积比为10:1的乙醇和水的混合溶剂中配置成10%的溶液,磁力搅拌1 h使其形成稳定的溶液状态;
(2)将0.08 g三水合硝酸铜和6 g TiCl4加入到乙醇/水(15 g/2 g)混合溶液中,搅拌50 min得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,磁力搅拌1.5 h,放入50℃烘箱中老化7天,120℃老化2天,然后放入氮气气氛的管式炉中450℃煅烧7 h,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物分解、碳化,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。由样品对亚甲基蓝的降解速度曲线可知,样品对有机染料具有较强的光催化降解能力。
实施例4
(1)将5.5 g PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在体积比为10:1的乙醇和水的混合溶剂中配置成10%的溶液,磁力搅拌1.5 h使其形成稳定的溶液状态;
(2)将0.06 g三水合硝酸铜和5 g TiCl4加入到乙醇/水(15 g/2 g)混合溶液中,搅拌80 min得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,磁力搅拌2 h,放入60℃烘箱中老化7天,100℃老化3天,然后放入氮气气氛的管式炉中450℃煅烧7 h,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物分解、碳化,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。样品对有机污染物具有较好的吸附性能。
Claims (11)
1.一种以嵌段共聚物为模板制备铜掺杂介孔二氧化钛(TiO2)的方法及应用,其特征是包括以下步骤:
将PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在乙醇和水的混合溶剂中,搅拌,使其形成稳定的溶液状态。
2.将铜源和钛源加入到乙醇和水的混合溶液中,搅拌得到溶胶,然后加入到上述的嵌段共聚物溶液中,搅拌一段时间,放入烘箱干燥老化,然后放入管式炉中高温煅烧,使模板PEI-F127-PEI嵌段共聚物碳化、分解,得到铜元素掺杂的介孔二氧化钛材料。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物为三嵌段共聚物F127(EO106PO70EO106)和聚乙烯亚胺(PEI)改性得到。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物溶解在乙醇和水的混合溶剂的浓度为5-20wt%,优选为5-15wt%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,所述的乙醇和水的混合溶剂的体积比5-20:1,优选为5-10:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,所述PEI-F127-PEI嵌段共聚物在乙醇和水的混合溶剂中的搅拌时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,所述铜源为水合硝酸铜、氯化铜、硫酸铜等,优选为三水合硝酸铜;所述钛源为钛酸正丁酯(TBOT)、异丙醇钛(TTIP)、四氯化钛(TiCl4)、硫酸钛[Ti(SO4)2]等,优选为TiCl4;所述铜源和钛源的质量摩尔比为1:50-1:200优选为1:50-1:150。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,所述乙醇和水的混合溶液的质量比为5:1-10:1,优选为6:1-8:1。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,所述钛源和PEI-F127-PEI嵌段共聚物模板的摩尔比为20:1-200:1,优选为60:1-200:1。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,所述加入到嵌段共聚物溶液后搅拌,搅拌时间为40-120min,优选为60-100min。
11.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,所述的烘干温度第一段为30-100℃,烘干时间为6-10天,第二段为90-120℃,烘干时间为2-5 天;管式炉退火温度为400-600℃,退火时间为3-10h,煅烧温度为400-500℃,煅烧时间为5-7h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910558901.5A CN110394175B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910558901.5A CN110394175B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110394175A true CN110394175A (zh) | 2019-11-01 |
CN110394175B CN110394175B (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=68324311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910558901.5A Active CN110394175B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110394175B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111558394A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-21 | 佛山科学技术学院 | 一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用 |
CN113332982A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 苏州大学 | 一种TiO2负载的铜催化剂的制备方法和应用 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102125820A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-20 | 曲靖师范学院 | 以稻壳为模板和硅源的染料介孔吸附剂及其制备方法 |
CN104787799A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-07-22 | 武汉理工大学 | 一种“蛛网式”三维贯通大孔-介孔结构二氧化钛材料及其制备方法与应用 |
CN105536762A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 江南大学 | 一种C/TiO介孔复合光催化剂及其制备方法 |
CN105854923A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 西安交通大学 | 一种高结晶度N-Zn共掺杂介孔TiO2及其制备方法 |
CN107117649A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-09-01 | 复旦大学 | 介孔p25二氧化钛微球及其制备方法 |
CN109317128A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-02-12 | 环境保护部华南环境科学研究所 | 一种具有可见光催化活性的介孔二氧化钛的制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-06-26 CN CN201910558901.5A patent/CN110394175B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102125820A (zh) * | 2011-01-05 | 2011-07-20 | 曲靖师范学院 | 以稻壳为模板和硅源的染料介孔吸附剂及其制备方法 |
CN104787799A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-07-22 | 武汉理工大学 | 一种“蛛网式”三维贯通大孔-介孔结构二氧化钛材料及其制备方法与应用 |
CN105536762A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 江南大学 | 一种C/TiO介孔复合光催化剂及其制备方法 |
CN105854923A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 西安交通大学 | 一种高结晶度N-Zn共掺杂介孔TiO2及其制备方法 |
CN107117649A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-09-01 | 复旦大学 | 介孔p25二氧化钛微球及其制备方法 |
CN109317128A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-02-12 | 环境保护部华南环境科学研究所 | 一种具有可见光催化活性的介孔二氧化钛的制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
O.O. KELYP,ET AL: ""SOL-GEL SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MESOPOROUS TiO2 MODIFIED WITH TRANSITION METAL IONS (Co, Ni, Mn, Cu)"", 《ХIМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ.》 * |
ZHENHAO CAO,ET AL: ""Mesoporous TiO2 with Tunable Mixed Phase (Antase/Rutile) and Morphology by Using Polyethyleneimine Modified F127 Block Copolymers as Templates for Enhanced Photocatalytic Performance"", 《SCIENCE OF ADVANCED MATERIALS》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111558394A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-08-21 | 佛山科学技术学院 | 一种二氧化钛介孔薄膜材料、制备方法及应用 |
CN113332982A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-03 | 苏州大学 | 一种TiO2负载的铜催化剂的制备方法和应用 |
WO2023272795A1 (zh) * | 2021-06-28 | 2023-01-05 | 苏州大学 | 一种TiO 2负载的铜催化剂的制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110394175B (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Microemulsion synthesis, characterization of bismuth oxyiodine/titanium dioxide hybrid nanoparticles with outstanding photocatalytic performance under visible light irradiation | |
Su et al. | Sol–hydrothermal preparation and photocatalysis of titanium dioxide | |
CN108275719A (zh) | 一种相比例可控的TiO2异质结材料的制备及应用 | |
CN105921149B (zh) | 一种溶剂热制备铜修饰二氧化钛纳米棒的方法 | |
CN109046425A (zh) | 一种MOF基衍生的复合光催化剂TiO2/g-C3N4的制备方法 | |
CN113713823B (zh) | 一种CoTiO3/BiVO4复合光催化剂的制备方法及应用 | |
CN104628031B (zh) | 一种一维自掺杂二氧化钛纳米材料的制备方法及所得产品 | |
CN107511154B (zh) | 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法 | |
CN110201655B (zh) | 一种一步法制备中空TiO2纳米微球的方法及应用 | |
CN110152641A (zh) | 一种具有光催化效应的非晶光子晶体结构色材料及其制备方法 | |
CN106475127A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯量子点/介孔二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
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 | |
CN109603803A (zh) | 一种可降解甲基橙有机染料的稀土掺杂改性纳米氧化钛光催化剂制备方法 | |
CN106994349A (zh) | 一种分级结构的层状钙钛矿光催化剂钛酸铁铋的制备方法及用途 | |
CN103638915A (zh) | 一种高催化性质TiO2纳米粉末/多孔材料及其制备方法和应用 | |
CN103240073A (zh) | 一种Zn2+掺杂BiVO4可见光催化剂及其制备方法 | |
CN110394175A (zh) | 一种模板法制备铜掺杂介孔二氧化钛的方法及应用 | |
CN112264079A (zh) | 构造金属氧化物纳米阵列/二维氮化碳的方法 | |
Lee et al. | Template-sacrificial conversion of MnCO3 microspheres to fabricate Mn-doped TiO2 visible light photocatalysts | |
CN103933957B (zh) | 一种高结晶、尺寸可控、高能面暴露的多孔单晶纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN106975509B (zh) | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 | |
CN108654663B (zh) | 一种混合硝酸盐熔盐法制备硼氮共掺杂单晶介孔TiO2催化材料的方法 | |
CN100453165C (zh) | 纳米二氧化钛/二氧化硒复合物及其制备方法 | |
CN104923197A (zh) | 具有高效光催化性能的复合物溶胶制备方法 | |
CN110433841B (zh) | 一种Ag-Pt双金属负载的含有氮空位氮化碳纳米片复合光催化剂的制备方法 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |