本发明专利技术具有高效光催化性能的复合物溶胶制备方法，属于无机纳米复合材料的技术领域。属于一种无机纳米复合材料的合成，以制备的介孔碳CMK-3为基物，以钛酸四丁酯为钛源，通过溶胶-凝胶法制备出CMK-3/TiO2复合物，将制备出的复合材料作为光催化剂，应用于紫外光下催化降解亚甲基蓝溶液，有非常好的效果。按照此法制备出的CMK-3/TiO2复合物，合成时间短，复合物中拥有锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2，具有很高的光催化活性。在紫外光下60min内对10mg/L的亚甲基蓝的降解率几乎为100%。并且，与文献中的光催化剂相比，本样品降解效率高，并且制备成本小，有利于节能和降低合成成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以介孔碳CMK-3为载体，以钛酸四丁酯为钛源，通过溶胶-凝胶法制备出CMK-3/Ti02复合物，属于无机纳米复合材料的
制备出的复合物在紫外光下具有良好的光催化性能。
技术介绍
染料废水是我国目前几种难治理的行业性废水之一。染料废水种类繁多，水质成分复杂，采用传统的絮凝、生物氧化法往往不能达到满意的去除效果。二氧化钛是一种低毒、廉价的半导体材料，并且具有较高的晶化度，在环境净化、太阳能转化、染料敏化太阳能电池、光催化、光学器件等方面具有广泛的应用，引起了研宄者的高度关注。1102光催化反应因具有光化学性能稳定、操作条件容易控制、无二次污染等特点，在水净化、空气净化、污水处理等领域具有广阔的应用前景。作为光催化剂的1102在紫外线照射下，其表面产生.ΟΗ自由基，可将有机污染物降解消除，并最终将污染物分解为0)2和Η20。但T12的能带隙较宽(3.0~3.2eV)，光谱响应范围窄，光吸收仅限于紫外光区，对太阳能的利用率只有3-5% (王宏志等，硅酸盐通报，1999，I，31-34)，难以有效地利用太阳光，并且纯1102对有机物的吸附性能差，易于凝结聚集，难于分离回收，这严重制约了 T12光催化材料的实际应用。因此，扩展T12催化的光谱响应范围，使其在可见光区(400~750nm)有较高的光催化活性，便于回收，成为人们的研宄热点(Stylidi M等，Appl.Catal.B:Environ, 2004, 47, 189-201;Moon J等，Catal.Today, 2003，87，77-86)。到目前，使T12在可见光照射下产生光催化作用的方法主要有:对T12进行染料光敏化处理、对T1 2进行金属离子掺杂和与半导体复合(Cronemeyer D C等，Phys.Rev, 1959, 113, 1222)等。这些方法虽在一定程度上可以提高对可见光的利用率，但同时也存在敏化剂化学稳定性差、热稳定性下降等缺陷。有研宄者报道了 N取代少量晶格氧可使1102的禁带宽度变窄，并在不降低紫外活性的同时实现可见光催化响应，拉开了非金属掺杂T12研宄的序幕(Sakthivel S等，Angew.Chem.1nt.Ed, 2003, 42，4908-4910)。文献报道，1102通过碳原子的掺杂改性后经可见光激发可以产生.0H 自由基(Khan S U M 等，Science, 2002, 297，2243-2245)。通过水解钛醇盐制备了 T12-C,其光催化活性比掺N的样品要高许多(Bickley I B等，J.Solid.State.Chem, 1991，92,178-190)。因此，掺碳的二氧化钛的制备成为人们的研宄热点。由于介孔碳CMK-3具有较高的比表面积、很强的吸附能力和优良的导电性能，不仅可以增强对有机物的吸附能力，而且可以增强电子的传输能力(Chai G S等，J.Phys.Chem.B, 2004, 108, 7074-7079)。当复合催化剂在紫外光激发下，其中的CMK-3作为电子的接受体，容易接收打02导带的光生电子，抑制T12光生电子和空穴对的复合，从而提高打02的光量子效率。因此介孔碳可以作为理想的催化剂载体，用CMK-3对T1 2进行改性研宄对今后光催化材料的设计、制备及应用有重要意义。本专利技术以介孔碳CMK-3为载体，采用溶胶-凝胶法制备出CMK_3/Ti02复合粉体，并研宄了其在紫外光下对亚甲基蓝的光催化性能。由于有介孔碳CMK-3对1102进行了改性，01?-3/1102复合物变现出比文献中T12复合物更好的光催化性能(Jianwen Shi等，Catal.Commun, 2008, 9, 1846 - 1850)。
技术实现思路
本专利技术的目的是在提出了一种以介孔碳CMK-3为载体，通过溶胶-凝胶法，制备出具备高效光催化性能的01?-3/1102复合物的方法。，按照下述步骤进行: (I)介孔碳CMK-3的制备:将I g硅基介孔分子筛SBA-15加入到含硫酸的蔗糖水溶液中(按1.25 g蔗糖，0.14 g&H2S04，5 g水配制)，搅拌均匀。将混合物置于100°C烘箱保温6h，随后升至160°C保温6h。将得到的黑褐色样品研磨，继续将0.75 g蔗糖，0.1 g&H2S04，5 g水加入到磨好的样品中，搅拌均匀，进行同样热处理。所得样品置于管式炉中，在队保护下程序升温至900°C (600°C以下升温速率1°C /min, 600°C?900°C升温速率5°C /min)保持3h，完成整个碳化过程。碳化后的样品用5wt%的HF浸渍24h除去模板，然后高速离心用去离子水不断洗涤，干燥得CMK-3。(2)CMK-3/Ti02复合物的制备:按照反应原料的配比(质量比)，m(CMK_3):m(Ti02)=0.005?0.1，通过溶胶-凝胶法进行合成；将91111钛酸四丁醋溶于36ml乙醇，搅拌60min，得到溶液(1)，将4滴浓盐酸，3ml蒸馏水和36ml无水乙醇混合，得到溶液(2)，将溶液(2)加入到溶液(I)中继续搅拌，待形成溶胶后加入一定量的介孔碳CMK-3，继续搅拌一段时间后，静置形成凝胶。将得到的凝胶60°C干燥5h后，置于管式炉中于队气氛下以5°C /min的速率升温至一定温度(350°C?550°C )，保温2h，取出，自然冷却，研磨成粉末，得到不同CMK-3含量的复合材料。其中优选方案按照原料质量配比为m(CMK-3):m(T12) =0.01。管式炉中的焙烧温度设为450 °C。本专利技术的优点:按照此方法所合成的CMK-3/Ti02复合物，利用CMK-3对T1 2进行了改性，样品具有介孔结构，并含有锐钛矿型T12和金红石型T1 2，具有高效的光催化性能，在紫外光下60min内对亚甲基蓝的降解率接近100%。通过溶胶-凝胶法制备出CMK-3/T12复合物，成本较低、操作简便。与文献中的T12复合物和商业T12相比，具有更高效的光催化降解率。【附图说明】图1:实施例1制备样品的TEM图， 图2:实施例1制备样品的UV - Vis谱图， 图3:不同m(CMK-3):m(T12)制备样品的队吸附/脱附等温曲线及孔径分布图(0.5wt%CMK-3/Ti02), 图4:不同m(CMK-3):m(T12)制备样品的队吸附/脱附等温曲线及孔径分布图(lwt%CMK-3/Ti02), 图5:不同m(CMK-3):m(T12)制备样品的队吸附/脱附等温曲线及孔径分布图(5wt%CMK-3/Ti02), 图6:不同m(CMK-3):m(T12)制备样品的队吸附/脱附等温曲线及孔径分布图(10wt%CMK-3/Ti02), 图7:不同焙烧下制备样品的XRD谱图(a: lwt%CMK-3/Ti02-未烧；b: lwt%CMK_3/Ti02-350; c:lwt%CMK-3/ 当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有高效光催化性能的复合物溶胶制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：（1）介孔碳CMK‑3的制备：将1 g 硅基介孔分子筛SBA‑15加入到含硫酸的蔗糖水溶液中，搅拌均匀；将混合物置于100℃烘箱保温6h，随后升至160℃保温6h；将得到的黑褐色样品研磨，继续将0.75 g蔗糖，0.1 g浓H2SO4，5 g水加入到磨好的样品中，搅拌均匀，进行同样热处理；所得样品置于管式炉中，在N2保护下程序升温至900℃保持3h，完成整个碳化过程；碳化后的样品用5wt%的HF浸渍24h除去模板，然后高速离心用去离子水不断洗涤，干燥得CMK‑3；（2）CMK‑3/TiO2复合物的制备：按照反应原料的配比，通过溶胶‑凝胶法进行合成；将9ml钛酸四丁酯溶于36ml乙醇，搅拌60min，得到溶液（1），将4滴浓盐酸，3ml蒸馏水和36ml无水乙醇混合，得到溶液（2），将溶液（2）加入到溶液（1）中继续搅拌，待形成溶胶后加入一定量的介孔碳CMK‑3，继续搅拌一段时间后，静置形成凝胶；将得到的凝胶60℃干燥5h后，置于管式炉中于N2气氛下以5℃/min的速率升温至一定温度（350℃～550℃），保温2h，取出，自然冷却，研磨成粉末，得到不同CMK‑3含量的复合材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵谦，沈亚龙，姜廷顺，王国伟，毛雨林，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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