一种磷掺杂二氧化钛溶胶及其制备方法技术

一种磷掺杂二氧化钛溶胶溶媒结构组成为锐钛矿型二氧化钛以及少量无定形二氧化钛。本发明专利技术一种磷掺杂二氧化钛溶胶产品粒径小，比表面积大，3小时内本品对罗丹明B的降解效率高达99.9%，催化效果优异，热稳定性好，无毒性，在不添加其他任何试剂的情况下能保持长期的稳定与透明，本发明专利技术一种磷掺杂二氧化钛溶胶使二氧化钛禁带之间形成杂质能级，扩大二氧化钛的应用范围；原料成本低廉易得，生产成本低，制备方法易于重现，生产过程安全可靠，环境友好，解胶时间短，生产周期短，适用于工业化生产。

Phosphorus doped titanium dioxide sol and preparation method thereof

The solvent structure of phosphorus doped titania sol consists of anatase titania and a small amount of amorphous titanium dioxide. The invention relates to a phosphorus doped TiO2 sol products with small particle size, large surface area, the degradation efficiency of 3 hours during the product of rhodamine B as high as 99.9%, excellent catalytic effect, good thermal stability, non-toxic, can maintain long-term stability and transparency without adding any other reagents under the condition of the present invention a phosphorus doped TiO2 sol to form the impurity level gap between TiO2, expand the scope of application of titanium dioxide; low cost of raw materials, low production cost, the preparation method is easy to reproduce, safe and reliable, environmentally friendly production process, peptization time is short, short production cycle, which is suitable for industrialized production.

【技术实现步骤摘要】
一种磷掺杂二氧化钛溶胶及其制备方法
本专利技术涉及一种磷掺杂二氧化钛溶胶及其制备方法。
技术介绍
二氧化钛是目前最有前景的光催化剂，它具有强氧化性，可降解绝大部分的污染物质。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体时，半导体微粒吸收自然光，产生电子-空穴对。光致空穴和光致电子具有强氧化性和强还原性，将吸附在二氧化钛表面的H2O、O2等物质氧化还原成具有强氧化性和强还原性的自由基，进而氧化还原有机污染物质，从而达到降解污染物的目的。目前，已知纳米二氧化钛有锐钛矿、金红石、板钛矿三种晶型，锐钛矿和金红石属于四方晶系，板钛矿属正方晶系。纳米二氧化钛化学性能稳定，常温下几乎不与其他化合物反应，不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸，不与空气中CO2、SO2、O2等反应，具有生物惰性。纳米二氧化钛具有热稳定性，无毒性。纳米二氧化钛的粒径小、比表面积大、表面活性中心多、催化效率高，且对环境不产生二次污染，因此被广泛地应用于各种
在有光照的情况下，纳米二氧化钛具有强的氧化性和超亲水性，可用于空气的净化、污水的处理、太阳能的利用、抗菌、杀毒及自清洁等领域，具有很好的实际应用价值。但是二氧化钛光催化剂本身存在两个缺陷，其一是可见光的吸收波长需在385nm以下、二氧化钛吸收光波长过短；其二是纳米二氧化钛量子产率低，这两个缺陷大大地限制了二氧化钛光催化剂的应用范围，使二氧化钛不能充分得到利用。同时，现有技术所制得的二氧化钛光催化效果也不太理想，特别是对罗丹明B降解效果与降解速度均不太理想，因此，对二氧化钛进行改性，解决上述技术问题是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术第一目的在于提供一种磷掺杂二氧化钛溶胶。本专利技术另一目的在于提供上述磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法。本专利技术的目的是通过如下技术措施实现的：一种磷掺杂二氧化钛溶胶，其特征在于：所述磷掺杂二氧化钛溶胶结构组成为锐钛矿型二氧化钛以及少量无定形二氧化钛，在制备过程中是以磷酸为掺杂原料加入。该溶胶比表面积较大、光催化效率较高，且对环境不产生二次污染，制备二氧化钛溶胶长期保持稳定和良好的光催化效果，利于后续二氧化钛的应用。一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，它是按如下步骤制得的：1.在0℃的低温条件下，将四氯化钛加入到无水乙醇和去离子水组成的混合溶剂中，并搅拌，搅拌转速为300～1000r/min，得到混合溶液；2.在混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值至中性(pH＝7)，得到白色沉淀；3.将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；4.取步骤3中洗涤后的白色沉淀，加入双氧水和蒸馏水进行搅拌解胶，待解胶至溶液澄清透明为止，再加入磷酸，置于温度为70～100℃下冷凝回流1～4h，得到透明浅黄色磷掺杂二氧化钛溶胶。本专利技术解胶是指由大颗粒的凝胶状态转变成小颗粒的溶胶状态的过程。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1中所述四氯化钛、乙醇、去离子水的体积比为1～5：3～5：3～30。进一步，一种二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1中所述无水乙醇的质量浓度为99.7％。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2中所述氨水的质量浓度为25％～28％。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2中所述氨水加入量与无机钛盐需满足体积比为3～12:1～3。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述双氧水的质量浓度为30％。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述双氧水和蒸馏水的加入量与无机钛盐的体积比为8～12：100～150：1～5。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述磷酸的质量分数为85％。进一步，一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4中所述磷酸和四氯化钛的摩尔比为1～10：100～200。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术一种磷掺杂二氧化钛溶胶产品粒径小，比表面积大，3小时内本品对罗丹明B的降解效率高达99.9％，催化效果优异，热稳定性好，无毒性，在不添加其他任何试剂的情况下能保持长期的稳定与透明，本专利技术一种磷掺杂二氧化钛溶胶使二氧化钛禁带之间形成杂质能级，扩大二氧化钛的应用范围；原料成本低廉易得，生产成本低，制备方法易于重现，生产过程安全可靠，环境友好，解胶时间短，生产周期短，适用于工业化生产。附图说明图1为磷掺杂二氧化钛对罗丹明B的降解率；图2为磷掺杂二氧化钛的UV-Vis吸收光谱图；具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。实施例1在0℃条件下，取四氯化钛1ml加入到无水乙醇与去离子水各3ml混匀的混合液中，并剧烈搅拌，转速400r/min，得到混合溶液；随后，在混合溶液中滴加质量浓度为28％的氨水溶液3.7ml调节混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀；将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；取洗涤后的白色沉淀，加入双氧水10.2ml和蒸馏水120ml搅拌解胶，搅拌解胶完毕后，加入质量分数为85％的磷酸0.05ml，在90℃的加热温度下冷凝回流4h，得到透明浅黄色磷掺杂二氧化钛溶胶。试验1：光催化试验：取实施例1所制得的产品进行光催化试验。取5ml产品加入到100ml罗丹明B溶液(15mg/L),暗处保存3小时，开光(使用光源为钨灯)，每隔半小时测定降解效率。实验结果如图1所示，由图可知，3小时后，本品对罗丹明B的降解效率为99.9％。试验2：稳定性试验：取实施例1所制得的产品进行稳定性试验。在室内条件下放置6个月之后，产品仍旧保持稳定和透明，经测定，催化效果仍然良好。实施例2在0℃条件下，取四氯化钛1ml加入到无水乙醇与去离子水各5ml混匀的混合液中，并剧烈搅拌，转速900r/min，得到混合溶液；随后，在混合溶液中滴加质量浓度为25％的氨水溶液5.9ml调节混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀；将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；取洗涤后的白色沉淀，加入双氧水9.7ml和蒸馏水110ml搅拌解胶，搅拌解胶完毕后，加入质量分数为85％的磷酸0.07ml，在80℃的加热温度下冷凝回流3h，得到透明浅黄色磷掺杂二氧化钛溶胶。取实施例2所制得的产品按实施例1的试验方法分别进行光催化试验和稳定性试验，光催化试验结果表明本品对罗丹明B的降解效果好，稳定性试验结果表明产品稳定性好。实施例3在0℃条件下，取四氯化钛1ml加入到无水乙醇与去离子水各4ml混匀的混合液中，并剧烈搅拌，转速700r/min，得到混合溶液；随后，在混合溶液中滴加质量浓度为27％的氨水溶液4.6ml调节混合溶液的pH＝7，得到白色沉淀；将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；取洗涤后的白色沉淀，加入双氧水8.6ml和蒸馏水130ml搅拌解胶，搅拌解胶完毕后，加入质量分数为85％的磷酸0.05ml，在100℃的加热温度下冷凝回流2h，得到透明浅黄色磷掺杂二氧化钛溶胶。取实施例3所制得的产品按实施例1的试验方法分别进行光催化试验和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷掺杂二氧化钛溶胶，其特征在于：所述磷掺杂二氧化钛溶胶结构组成为锐钛矿型二氧化钛以及无定形二氧化钛，在制备过程中是以磷酸为掺杂原料加入。

【技术特征摘要】
1.一种磷掺杂二氧化钛溶胶，其特征在于：所述磷掺杂二氧化钛溶胶结构组成为锐钛矿型二氧化钛以及无定形二氧化钛，在制备过程中是以磷酸为掺杂原料加入。2.如权利要求1所述磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，它是按如下步骤制得的：A.在0℃的低温条件下，将四氯化钛加入到无水乙醇和去离子水组成的混合溶剂中，并搅拌，搅拌转速为300～1000r/min，得到混合溶液；B.在混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值至中性(pH＝7)，得到白色沉淀；C.将白色沉淀离心、并用去离子水洗涤，直至未含有氯离子；D.取步骤C中洗涤后的白色沉淀，加入双氧水和蒸馏水进行搅拌解胶，待解胶至溶液澄清透明为止，再加入磷酸，置于温度为70～100℃下冷凝回流1～4h，得到透明浅黄色磷掺杂二氧化钛溶胶。3.如权利要求2所述的一种磷掺杂二氧化钛溶胶的制备方法，其特征在于，步骤A中所述四氯化钛、乙醇、去离子水的体积比为1～5：3～5：3～30。4.如权利要求2或3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小峰，王宏波，王丽影，马元功，吴启凡，谌薇薇，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50