本发明专利技术涉及光催化和材料化学技术领域，特指板钛矿型ＴｉＯ↓［２］纳米粉体光催化剂的制备。具体是：向Ｔｉ（ＳＯ↓［４］）↓［２］溶液中滴加ＮａＯＨ溶液，滴定过程中有白色沉淀生成，搅拌、静置，离心洗涤多次至无ＳＯ↓［４］↑［２－］存在；然后将上述反应所得的前驱体在高压水热反应釜中经１５０℃～１８０℃水热反应２－６０ｈ后取出，洗涤，烘干，得到产品。本发明专利技术用水热法制备得到了纯相板钛矿型二氧化钛光催化剂，其在可见光下具有较好的光催化活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化和材料化学
，特指板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的制备。
技术介绍
人类工业技术的飞速发展也给人们带来了严重的环境污染问题，正威胁着人类的生存和健康。传统的吸附、絮凝及生物氧化的方法在处理工业废水方面达不到满意的效果，而且能耗大成本高，占用资源较多使其推广应用受到很大的限制。人们急需找到一种理想高效的方法处理工业生产废水，因此，光催化技术在环境保护和污水处理方面引起人们的高度重视，成为研究的热点之一。光催化技术是一项具有广阔应用前景的新型环境治理技术和新型能源技术，以其成本低、效率高、二次污染小的优点被认为是解决目前环境污染的有效方法，具有很好的应用前景。TiO2是为目前普遍使用的光催化剂，具有强大的氧化还原能力、高化学稳定性及无毒的特性，成为研究的热点，然而TiO2是禁带宽度大，太阳能利用效率低，限制了其实际的应用。为了提高TiO2对太阳光的利用率，将其光响应范围拓展到可见光范围内，研究人员进行了许多尝试，如采用染料光敏化、贵金属沉积、金属和非金属离子掺杂、半导体耦合等方法，但是，这些方法又存在工艺复杂，性能不稳定，成本高等不足。制备可见光下高活性的TiO2是应用TiO2光催化技术的关键课题之一。TiO2存在锐钛矿型(Anatase)、金红石型(Rutile)和板钛矿型(Brookite)等多种晶型。锐钛矿型和金红石型的纳米TiO2材料的制备和物性研究工作已得到了广泛的开展，对于亚稳相的纳米板钛矿型TiO2材料的研究，则因合成困难而几乎未见报道。长期以来，由于用人工方法不易制备单一相的板钛矿型TiO2，有关其结构和性能方面的研究也一度被忽略。与锐钛矿和金红石型TiO2相比，板钛矿型TiO2有许多独特的性质：板钛矿结构中TiO6八面体的排列方式使得板钛矿型TiO2的晶体中形成沿c轴方向的通道，一些较小的阳离子，如氢离子或锂离子可以结合于其中，使之在催化及干电池等领域有潜在的应用前景；另外，板钛矿结构中八面体链的特殊连接方式，还导致其(100)晶面上会有裸露的O原子，从而使其成为催化反应等的活性原子。另有研究表明，板钛矿型TiO2的光电性质与锐钛矿型TiO2相近，也可用于光催化和光电池等领域。R.Zallen等人在室温下测定了天然晶体板钛矿型二氧化钛的光谱吸收边，结果表明：所测得的光谱吸收带为宽谱带，其吸收带边能拓展到可见光区；吸附作用的光谱依赖性表明板钛矿型二氧化钛为间接跃迁的半导体，带隙为1.9eV。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的制备方法。-->所说的板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的制备方法，是：向Ti(SO4)2溶液中滴加NaOH溶液，滴定过程中有白色沉淀生成，搅拌、静置，离心洗涤多次至无SO42-存在；然后将上述反应所得的前驱体在高压水热反应釜中经150℃～200℃水热反应2-60h后取出，洗涤，烘干，得到产品。上述制备方法中，Ti(SO4)2溶液的浓度为1mol/L，NaOH溶液的2mol/L；上述制备方法中，体系中NaOH与Ti(SO4)2的摩尔比3∶1～5∶1；上述制备方法中，离心洗涤多次后，滤出液用BaCl2溶液滴定是否有白色沉淀生成，可以检验有无SO42-存在，离心洗涤确无SO42-存在时溶液pH＝10.61；上述制备方法中，反应釜经150℃～180℃水热反应时间分别为2h～60h后取出，自然冷却到室温，测得反应后6个反应釜内液体pH＝12.35。洗涤，将产品放到电热恒温鼓风干燥箱中80℃烘干，研磨，得到产品。本专利技术用水热法制备得到了纯相板钛矿型二氧化钛光催化剂，其在可见光下具有较好的光催化活性。附图说明图1为按照实例1进行水热反应时间为60h，48h，36h，24h，12h，2h所制得的样品的XRD谱图。a、b、c、d、e、f分别代表60h，48h，36h，24h，12h，2h的样品图2为按照实例1水热反应24h制备的板钛矿相TiO2的拉曼光谱。图3为按照实例1分别进行水热反应时间为24h(a)和60h(b)样品的。图4为按照实例1进行水热反应时间为60h，48h，36h，24h，12h所制得的样品的荧光光谱图。图5为按照实例1进行水热反应36h所制得样品在可见光下降解罗丹明B的效果图具体实施方式下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。实施例1：取1mol/L的Ti(SO4)2溶液120mL转移到500毫升的烧杯中。在室温下磁力搅拌器搅拌过程中，将新配制的2mol/L的NaOH溶液250mL滴加到盛有Ti(SO4)2溶液的烧杯中。体系中NaOH与Ti(SO4)2的摩尔比5∶1。滴定过程中有白色沉淀生成，继续搅拌5小时，静置一夜。离心洗涤多次，用BaCl2溶液检验无SO42-存在，此时溶液pH＝10.61。将上述反应所得的前驱体均分转移到6个标有不同序号的100mL高压水热反应釜中，后置于电热恒温鼓风干燥箱中。反应釜经180℃水热反应不同时间后取出，将反应釜取出后自然冷却到室温，测得反应后反应釜内液体pH＝12.35，洗涤，将产品放到电热恒温鼓风干燥箱中80℃烘干，-->研磨。得到产品。本实验中考察的水热反应时间分别为2h，12h，24h，36，48，60。产品采用XRD，拉曼光谱，透射电镜，荧光光谱对样品进行表征，对光催化活性进行评价。本专利技术提供的光催化活性的评价方法：取本专利技术的0.10g TiO2置于100mL10mg/L的玫瑰红水溶液中在自制的250mL圆柱形pyrex玻璃光反应器中进行光催化反应，定期从反应器中取样并用UV-2450分光光度计进行定量分析，测试光照下样品对玫瑰红的光催化降解情况。XRD谱图如图1，水热反应2小时的样品(图1f所示)结晶不完全；12小时的样品结晶较好，但在2θ为27.8°处有一个小杂峰(图1e中方块所示)；随着水热反应时间的增加，样品结晶趋于完善。24小时的样品是结构单一的板钛矿型TiO2，衍射角2θ为25.3°，30.7°，40.1°，48.0°，55.2°，64.5°，70.5°分别对应于晶面(120)，(121)，(022)，(231)，(241)，(251)，(332)。拉曼光谱如图2所示，合成的板钛矿样品有14个可以分辨的拉曼振动模，分别属于A1g(155，195，247，414，636cm-1)；B1g(215，323，414，503cm-1)；B2g(366，394，462，585cm-1)和B3g(287cm-1)振动模式。样品的透射电镜图如图3所示，24h样品为不规则棒状(a)，略有团聚现象。所示，60h样品为簇状棒(b)，团聚现象严重。荧光光谱图如图4所示，样品在激发波长为380nm条件下的荧光光谱图，36h样品发射荧光信号最弱，表面该样品中光生电子和空穴复合率低，光催化活性较好。图5为进行水热反应36h所制得样品在可见光下降解罗丹明B的效果图，随着样品的水热时间的增加，玫瑰红的降解率也呈上升趋势，36小时合成条件下得到的样品的光降解活性最高(左图)。随着光照时间延长，罗丹明B的主吸收峰明显蓝移，表明催化剂对溶液中的玫瑰红的生色芳香环的降解和解离乙基同时发生。实施例2：取1mol/L的Ti(SO4)2溶液120mL转移到500毫升的烧杯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种板钛矿型ＴｉＯ↓［２］纳米粉体光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：向Ｔｉ（ＳＯ↓［４］）↓［２］溶液中滴加ＮａＯＨ溶液，滴定过程中有白色沉淀生成，搅拌、静置，离心洗涤多次至无ＳＯ↓［４］↑［２－］存在；然后将上述反应所得的前驱体在高压水热反应釜中经１５０℃～１８０℃水热反应２－６０ｈ后取出，洗涤，烘干，得到产品。
【技术特征摘要】
1、一种板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：向Ti(SO4)2溶液中滴加NaOH溶液，滴定过程中有白色沉淀生成，搅拌、静置，离心洗涤多次至无SO42-存在；然后将上述反应所得的前驱体在高压水热反应釜中经150℃～180℃水热反应2-60h后取出，洗涤，烘干，得到产品。2、根据权利要求1所述的板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的制备方法，其特征在于：Ti(SO4)2溶液的浓度为1mol/L，NaOH溶液的2mol/L。3、根据权利要求1所述的板钛矿型TiO2纳米粉体光催化剂的...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢吉民，吕晓萌，丁建林，吕平，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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