CN111744467A - 一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，常温下，取TiOSO4和CaCO3分别超声搅拌溶于溶剂中形成两份溶液，再将两份溶液混合搅拌得到均匀的混合溶液；取CO(NH2)2溶于去离子水中获得pH调节剂；混合溶液置于磁力搅拌器中搅拌后，向混合溶液中滴加pH调节剂，得到均一的混合溶液；将均一的混合溶液转移至反应釜中水热反应后，经抽滤、洗涤、干燥得到白色粉体；将白色粉体置于马弗炉中煅烧后，取出研磨均匀得到复合材料。其优点在于：采用CaCO3为钙源节约生产成本，采用弱碱性CO(NH2)2为pH调节剂，避免了NaOH溶液或KOH溶液为pH调节剂带来的强碱污染，CaO提供了有利于复合材料光催化降解的碱性环境，反应过程绿色环保，具有良好光催化活性，节约成本和提高水体污染治理效果。
Description
技术领域
本发明具体涉及半导体光催化材料开发制备领域，具体涉及一种节约能源、绿色环保、无需强酸强碱制备CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的方法。
背景技术
随着工业化的发展和人口的增长，环境污染问题变得日益严重，传统的方法已经不能高效的解决污染问题，特别是水资源污染。目前，光催化降解有机污染物成为解决水污染的一种新途径，它具有廉价、高效并且不会带来二次污染等优点。
从20世纪70年代到现在，TiO2是光催化领域中研究得最广泛、最深入的光催化剂。近年来，TiO2以外的光催化剂相继被发现，如钙钛矿类光催化剂。钙钛矿特有的晶体结构使其具备独特的电磁性能、氧化还原、氢解、异构化、吸光性、电催化等活性，将钙钛矿中的钙、钛、氧等元素替换成金属、卤化物等元素后，可以有效提升材料的理化性质，从而得到一系列具有钙钛矿晶型的吸光材料，成为光催化领域的研究热点。它被广泛应用于光催化分解水产氢、有机染料的降解、光催化还原CO2制备有机物等，这些研究成果及其诱人的应用前景引起了研究人员的极大关注。如Zhang等通过使用溶胶-凝胶法，用Ca(NO3)2•4H2O和钛酸四丁酯(Ti(C4H9O)4)为原料，柠檬酸为辅助剂，成功制备了CaTiO3纳米颗粒（ZHANG H ,CHEN G , LI Y , et al. Electronic structure and photocatalytic properties ofcopper-doped CaTiO3[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(7):2713-2716.）。Zhao等人用Ca(NO3)2·4H2O作为Ca源，钛酸四丁酯作为Ti源，PEG-200作为溶剂，NaOH作为矿化剂制备出分散性好、不同形状的CaTiO3微纳米颗粒（ZHAO H, DUANY, SUN X. Synthesis and characterization of CaTiO3 particles with controlledshape and size [J]. New Journal of Chemistry, 2013, 37(4): 986-991）。但是这些方法所需的原料成本相对较高，采用的钙源为钙的化合物，如二水氯化钙、九水硝酸钙、五水氯化钙等，碱性调节剂为强碱NaOH溶液或KOH溶液等，容易造成环境污染，不利于绿色环保。
发明内容
为解决上述问题，提供了一种节约能源、绿色环保、无需强酸强碱制备CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，按如下步骤制备得到：
（1）常温下，取一定质量比的TiOSO4和CaCO3分别超声搅拌溶于溶剂中形成两份溶液，再将两份溶液混合搅拌得到均匀的混合溶液；
（2）称取一定质量的CO(NH2)2溶于去离子水中获得pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中搅拌后，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中水热反应后，经抽滤、洗涤、干燥得到白色粉体；
（5）将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中煅烧后，取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
进一步的，步骤（1）中CaCO3与TiOSO4质量比为1:2~3，TiOSO4与溶剂用量比为1g：20~30mL，CaCO3与溶剂用量比为1g：20~30mL，超声功率为60~180W，超声时间为30~60min。
进一步的，步骤（2）中CO(NH2)2与去离子水的用量比为1g：10~20mL。
进一步的，步骤（3）中将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中80~90℃恒温中速搅拌条件下滴加pH调节剂调节pH至5~7。
进一步的，步骤（4）中水热反应时间为6~10h。
进一步的，步骤（5）中马弗炉煅烧温度为200~600℃，煅烧时间为2~3h。
进一步的，步骤（1）中：溶剂为去离子水、无水乙醇和异丙醇中的一种或多种。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
本发明的有益效果在于：采用廉价易得的CaCO3为钙源，有效节约生产成本，利用TiOSO4试剂中混有的硫酸将CaCO3有效转化为钙离子，采用弱碱性CO(NH2)2为pH调节剂，避免了NaOH溶液或KOH溶液为pH调节剂带来的强碱污染，CaO提供了有利于复合材料光催化降解的碱性环境，反应过程绿色环保，具有良好的光催化活性，在水体污染治理领域可以用来替代传统TiO2、ZnO等半导体材料，节约成本和提高水体污染治理效果。
附图说明
图1为实施例2制得的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的XRD图片。
图2为实施例2制得的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的SEM图片。
图3为实施例2制得的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的局部放大SEM图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明：本实验采用来源广泛且价格低廉的CaCO3为原料，尿素为碱性调节剂，通过水热加煅烧法制备了CaTiO3/CaO/TiO2复合粉体，研究了复合材料的光催化性能，为开发钙钛矿类复合材料提供了理论依据，并符合绿色环保的新理念。因此发明一种CaTiO3/CaO/TiO2光催化复合材料的制备方法具有重要意义。
实施例一，一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，按如下步骤制备得到：
（1）常温下，取一定质量比的TiOSO4和CaCO3分别超声搅拌溶于溶剂中形成两份溶液，再将两份溶液混合搅拌得到均匀的混合溶液；
（2）称取一定质量的CO(NH2)2溶于去离子水中获得pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中搅拌后，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中水热反应后，经抽滤、洗涤、干燥得到白色粉体；
（5）将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中煅烧后，取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料同时存在CaTiO3、CaO和TiO2。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（1）中CaCO3与TiOSO4质量比为1:2~3，TiOSO4与溶剂用量比为1g：20~30mL，CaCO3与溶剂用量比为1g：20~30mL，超声功率为60~180W，超声时间为30~60min。TiOSO4试剂的纯度≥98%。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（2）中CO(NH2)2与去离子水的用量比为1g：10~20mL。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（3）中将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中80~90℃恒温搅拌条件下滴加pH调节剂调节pH至5~7。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（4）中水热反应时间为6~10h。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（5）中马弗炉煅烧温度为200~600℃，煅烧时间为2~3h。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，步骤（1）中：溶剂为去离子水、无水乙醇和异丙醇中的一种或多种。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
实施例二，一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法:
（1）常温下，称取质量为0.85g的TiOSO4和0.4g的CaCO3分别置于20mL和10mL的去离子水中超声搅拌30min，其中超声功率为180W，再将两份溶液混合搅拌均匀制得混合溶液；
（2）称取质量为1g的CO(NH2)2溶于20mL去离子水中，搅拌均匀后静置得到pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中，85℃恒温中速搅拌，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，调节溶液的pH值至6.5，搅拌10min得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中100℃水热反应10h，反应液经抽滤、洗涤后转移至烘箱中80℃干燥4h得到白色粉体；
（5）将将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中350℃下煅烧2h，后取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
XRD谱图(图1)表明所制备的复合材料为CaTiO3/CaO/TiO2。
SEM图片(图2，图3)表明所制备的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料形貌为立方形棒状复合材料。
实施例三：一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法:
（1）常温下，称取质量为1g的TiOSO4和0.5g的CaCO3分别置于25mL和15mL的去离子水中超声搅拌50min，其中超声功率为60W，再将两份溶液混合搅拌均匀制得混合溶液；
（2）称取质量为1g的CO(NH2)2溶于15mL去离子水中，搅拌均匀后静置得到pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中90℃恒温中速搅拌，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，调节溶液的pH值至5.0，搅拌15min得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中120℃水热反应8h，反应液经抽滤、洗涤后转移至烘箱中100℃干燥3h得到白色粉体；
（5）将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中450℃下煅烧2.5h，后取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
实施例四：一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法:
（1）常温下，称取质量为1.5g的TiOSO4和0.5g的CaCO3分别置于30mL和10mL的去离子水中超声搅拌45min，其中超声功率为180W，再将两份溶液混合搅拌均匀制得混合溶液；
（2）称取质量为1g的CO(NH2)2溶于10mL去离子水中，搅拌均匀后静置得到pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中80℃恒温中速搅拌，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，调节溶液的pH值至7，搅拌15min得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中130℃水热反应7.5h，反应液经抽滤、洗涤后转移至烘箱中90℃干燥3.5h得到白色粉体；
（5）将将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中550℃下煅烧2h，后取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
性能测试实验：
CaTiO3/CaO/TiO2复合材料光催化性能测试是在光化学反应仪中进行的，首先在石英反应管中加入20mL初始浓度20mg/L的亚甲基蓝溶液（MB），称取0.025g实施例二～四中制备的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料加入到上述20mLMB溶液中，开启350w氙灯光照2.5h，通过紫外可见分光光度计测试溶液中剩余MB浓度，计算MB降解率(％)。
实验结果如表1所示。
同时对实施例中制备的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料进行了吸附实验，在无光照条件下反应2.5h后MB浓度无明显变化。
表1 实施例样品的检测分析结果
| 样品名称 | 亚甲基蓝降解率（%） |
| 实施例二 | 89.4 |
| 实施例三 | 86.6 |
| 实施例四 | 87.2 |
通过表1中实施例二～四样品的MB降解率(％)检测分析结果可知， 实施例二～四样品对MB降解率大于86％，说明实施例2～4样品具有优良的光催化性能。
此外，为了进一步探讨pH对合成复合材料的光催化性能的影响，将实施例二步骤（3）中pH调节为5.5、6、6.6制备了CaTiO3/CaO/TiO2复合材料，并与实施例二制备的复合材料在相同的光催化实验条件下进行了比较，结果如表2所示。
表2不同pH值的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的检测分析结果
| 样品名称 | 亚甲基蓝降解率% |
| 实施例二 | 89.4 |
| pH=5.5 | 86.9 |
| pH=6 | 87.5 |
| pH=6.6 | 89.1 |
由表2可以看出，pH对合成复合材料的光催化性能的有一定影响，随着pH的升高，复合材料的光催化性能先上升后下降，但对MB的降解率都＞86%，且在pH=6.5时制备的复合材料光催化性能最好。
此外，为了探讨CaTiO3/CaO/TiO2复合材料中各成分对光催化性能的影响，将实施例二制备的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料与一般的纯CaTiO3、TiO2材料在相同的光催化实验条件下进行了比较，结果如表3所示。
表3不同组分材料光催化降解亚甲基蓝的检测分析结果
| 样品名称 | 亚甲基蓝降解率% |
| 实施例二 | 89.4 |
| CaTiO<sub>3</sub> | 61.2 |
| TiO<sub>2</sub> | 64.7 |
由表3可以看出，单一组分CaTiO3 或者TiO2光催化降解MB的降解率小于复合材料，且仅为复合材料的2/3左右。
在上述实施例及其替代方案中，混合溶液中CaCO3与TiOSO4的质量比还可以为1：2.3、1：2.5、1：2.7等。
在上述实施例及其替代方案中，TiOSO4和CaCO3溶液的配制过程包括：
将TiOSO4和CaCO3分别与溶剂混合，超声搅拌30～60min后，二者混合，搅拌均匀得到混合溶液；
其中，TiOSO4和CaCO3与溶剂的配比为1g：20～30mL，超声功率为60～180W；
上述TiOSO4和CaCO3溶液的配制过程中的各参数均可在所在范围内设置，在此不赘述。
在上述实施例及其替代方案中，pH调节剂中CO(NH2)2与水的配比还可以在1g：10～20mL范围内自由选择。
在上述实施例及其替代方案中，步骤（3）中恒温搅拌的温度还可以为82℃、86℃、88℃等。
在上述实施例及其替代方案中，步骤（4）中水热反应时间还可以为6h、6h30min、7h、8h30min、9h、9h40min等，反应的温度还可以为130℃、144℃、155℃等，干燥时间还可以为3h50min、4h30min、5h、5h20min、5h50min等，干燥温度还可以为70℃、85℃、95℃等。
在上述实施例及其替代方案中，步骤（5）中，煅烧温度还可以为200℃、300℃、400℃、500℃等，煅烧时间还可以为2h20min、2h40min、2h50min、3h等。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。
Claims (8)
1.一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备得到：
（1）常温下，取一定质量比的TiOSO4和CaCO3分别超声搅拌溶于溶剂中形成两份溶液，再将两份溶液混合搅拌得到均匀的混合溶液；
（2）称取一定质量的CO(NH2)2溶于去离子水中获得pH调节剂；
（3）将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中搅拌后，向混合溶液中滴加步骤（2）制备的pH调节剂，得到均一的混合溶液；
（4）将步骤（3）制备的混合溶液转移至反应釜中水热反应后，经抽滤、洗涤、干燥得到白色粉体；
（5）将步骤（4）制备的白色粉体置于马弗炉中煅烧后，取出研磨均匀，得到CaTiO3/CaO/TiO2复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中CaCO3与TiOSO4质量比为1:2~3，TiOSO4与溶剂用量比为1g：20~30mL，CaCO3与溶剂用量比为1g：20~30mL，超声功率为60~180W，超声时间为30~60min。
3.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中CO(NH2)2与去离子水的用量比为1g：10~20mL。
4.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中将步骤（1）制备的混合溶液置于磁力搅拌器中80~90℃恒温中速搅拌条件下滴加pH调节剂调节pH至5~7。
5.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中水热反应时间为6~10h。
6.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中马弗炉煅烧温度为200~600℃，煅烧时间为2~3h。
7.根据权利要求1所述的一种CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中：溶剂为去离子水、无水乙醇和异丙醇中的一种或多种。
8.一种根据权利要求1所述的CaTiO3/CaO/TiO2复合材料的应用，其特征在于：CaTiO3/CaO/TiO2复合材料作为复合光催化材料的应用。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG172116A1 (en) * | 2008-12-17 | 2011-07-28 | Holcim Technology Ltd | Method for producing photocatalytically active clinker |
| US20110239906A1 (en) * | 2008-08-01 | 2011-10-06 | Italcementi S.P.A. | Photocatalytic Composites Containing Titanium and Limestone |
| CN104031421A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-10 | 吉林大学 | 一种具有核壳结构的纳米碳酸钙/二氧化钛复合粉体的制备方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110239906A1 (en) * | 2008-08-01 | 2011-10-06 | Italcementi S.P.A. | Photocatalytic Composites Containing Titanium and Limestone |
| SG172116A1 (en) * | 2008-12-17 | 2011-07-28 | Holcim Technology Ltd | Method for producing photocatalytically active clinker |
| CN104031421A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-10 | 吉林大学 | 一种具有核壳结构的纳米碳酸钙/二氧化钛复合粉体的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112916014A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 吉林大学 | 一种全固态矢量Z机制复合光催化剂CaTiO3/Cu/TiO2、制备方法及其应用 |
| CN112916014B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-02-18 | 吉林大学 | 一种全固态矢量Z机制复合光催化剂CaTiO3/Cu/TiO2、制备方法及其应用 |
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