以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法，具体步骤为：将玉米须洗净，剪切，在稀盐酸溶液中浸泡8h，将浸泡后的玉米须醇洗后备用；将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中搅拌均匀得到溶液A；将醇洗后的玉米须浸入溶液A中，然后转移至油浴锅中于70℃反应12h，再醇洗、干燥，最后置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至600℃煅烧2.5h即制得TiO2纳米管阵列光催化材料。本发明专利技术采用模板法制备的TiO2纳米管阵列光催化材料，可以有效减少TiO2的禁带宽度，从而提高可见光的利用效率，合成工艺简单，绿色环保，可以实现废物再利用，适合规模化生产，有望产生良好的社会和经济效益。

Method for preparing TiO2 nanotube array photocatalytic material using corn silk as template

The invention discloses a method for preparation of TiO2 nanotube array photocatalytic materials as template to corn, which comprises the following steps: the corn to be washed, cut, in dilute hydrochloric acid solution for 8h, the soaked corn alcohol washing standby; four butyl titanate will be added to the anhydrous ethanol mixing to obtain solution A; corn alcohol washed to be immersed in the solution of A, and then transferred to the oil bath at 70 DEG C and 12h, alcohol washing, drying, and finally in the muffle furnace heating rate of heating to 2 DEG /min to 600 DEG C calcined 2.5h prepared TiO2 nanotube array photocatalytic materials. The invention adopts TiO2 nanotube array photocatalytic material prepared by template method, can effectively reduce the band gap of TiO2, so as to improve the utilization efficiency of visible light, simple synthesis technology, green environmental protection, can realize the reutilization of waste, which is suitable for large scale production, is expected to have a good social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法
本专利技术属于TiO2光催化材料的合成
，具体涉及一种以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法。
技术介绍
在众多光催化剂中，TiO2因为其无毒、化学性质稳定等特点被认为是最有前景的光催化材料。然而，TiO2只吸收紫外光，且光生电子-空穴复合迅速，同时粉体难以回收利用。为了改变这些缺点，人们对其进行了大量研究。各种形貌的TiO2被合成出来，如管状、球形、花状、片状等。但是在合成过程中需要使用有机溶剂，对环境污染较大，合成条件相对苛刻，限制了其广泛应用。在此条件下，生物模板法应运而生。自然界在亿万年的进化中，动植物都进化为最优的状态来适应自然界。自然界的物质因为具有分级结构、可再生性以及多样性使得人们对其进行广泛关注。为了获得自然界物质的特殊形貌结构，人们对生物模板进行大量研究。已有文献报道利用棉花纤维为模板，制备了Al2O3纤维；以硅藻土为模板，合成了Si掺杂的TiO2光催化剂并用于空气净化，得到了较好的效果；以樱花树叶为生物模板，制备了树叶形貌的ATiO3（A=Sr、Ca、Pb）光催化剂，并将其用于CO2合成小分子有机物燃料。目前，尚未有人以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列的报道。玉米须由花柱和柱头构成，花柱为开放型花柱，即中空花柱，由花粉管构成，为多孔道结构。以玉米须为模板合成的TiO2纳米管阵列，较好复制了玉米须的管状结构，且有较大的比表面积，提高了催化剂与待降解物的接触面积，从而提高其光催化活性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法，即采用溶胶凝胶法合成TiO2纳米管阵列光催化材料，该光催化材料表现出较好的可见光催化活性，能够用于光催化降解染料废水。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法，其特征在于具体步骤为：将玉米须洗净，剪切，在稀盐酸溶液中浸泡8h，将浸泡后的玉米须醇洗后备用；将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中搅拌均匀得到溶液A；将醇洗后的玉米须浸入溶液A中，然后转移至油浴锅中于70℃反应12h，再醇洗、干燥，最后置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至600℃煅烧2.5h即制得TiO2纳米管阵列光催化材料，该TiO2纳米管阵列的平均直径为50-100μm，其内部为多管道结构，单个管道的平均内径为400nm。进一步优选，所述玉米须剪切长度为2cm，稀盐酸溶液的摩尔浓度为5mol/L。本专利技术采用模板法制备的TiO2纳米管阵列光催化材料，具有较好的光催化性能，且合成工艺简单，绿色环保，可以实现废物再利用，适合规模化生产，有望产生良好的社会和经济效益。附图说明图1是实施例1制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的SEM及FESEM图；图2是实施例1制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的XRD图谱；图3是实施例1制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的Uv-visDRS图谱；图4是实施例1制得的TiO2纳米管阵列光催化材料对罗丹明B的降解效果对比图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1称取40g玉米须，洗净，剪切长度为2cm，放入摩尔浓度为5mol/L的盐酸溶液（200mL）中浸泡8h，再将玉米须醇洗备用；取80mL钛酸四丁酯加入到460mL乙醇中，磁力搅拌30min形成溶液A；将醇洗后的玉米须浸入溶液A中，转移至油浴锅中于70℃反应12h，醇洗、干燥，最后置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至600℃煅烧2.5h即制得TiO2纳米管阵列光催化材料。图1是本实施例制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的SEM及FESEM图。从图中可以看出样品较好的保留了玉米须管状结构，直径约为50-100μm，长度不一，其中，每根TiO2管内部由多个管道组成，单个管道的内径约为400nm，形成阵列，管道表面粗糙。图2是本实施例制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的XRD图谱。图中纯TiO2衍射峰位置分别25.28°，37.93°，48.38°，53.89°，62.73°，分别对应(101)，(103)，(200)，(105)，(213)晶面，与锐钛矿TiO2（JCPDS21-1272）完全吻合。图3是本实施例制得的TiO2纳米管阵列光催化材料的Uv-visDRS图谱。由图可知，在波长小于400nm范围有强吸收峰。通过计算，其禁带宽度大约为2.75ev。实施例2TiO2纳米管阵列光催化材料光催化去除罗丹明B：采用500W氙灯作为光源，配备420nm的滤波片获取可见光，即波长小于420nm的光不能通过，可有效地避免紫外光干扰，周围是内部通有冷却水的石英冷肼。利用循环冷却水对光源降温，使反应处于恒温环境中。实验过程如下：将40mgTiO2纳米管阵列光催化材料均匀分散在盛有40mL质量浓度为5mg/L的罗丹明B水溶液的石英试管中，置于黑暗中30min达到吸附-脱附平衡。打开光源，光照之后每隔一定时间取4mL样品，经离心分离后取上层清液，用T6新世纪紫外可见分光光度计测定罗丹明B的浓度变化，从而评价样品的可见光光催化性能。图4是实施例1制得的TiO2纳米管阵列光催化材料在可见光下对罗丹明B的光催化效率对比图。由图可以看出，在没有光催化剂存在下，光照18min后罗丹明B的降解率有18.3%，在TiO2纳米管阵列光催化剂存在下，经过30min暗吸附，吸附效果已经达到75%以上，说明催化剂吸附效果好，这是由于玉米须状光催化剂有大的比表面积和孔道，经过30min光降解，溶液中罗丹明B降解率为90%。以上实施例描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术原理的范围下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本专利技术保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法，其特征在于具体步骤为：将玉米须洗净，剪切，在稀盐酸溶液中浸泡8h，将浸泡后的玉米须醇洗后备用；将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中搅拌均匀得到溶液A；将醇洗后的玉米须浸入溶液A中，然后转移至油浴锅中于70℃反应12h，再醇洗、干燥，最后置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至600℃煅烧2.5h即制得TiO2纳米管阵列光催化材料，该TiO2纳米管阵列的平均直径为50‑100μm，其内部为多管道结构，单个管道的平均内径为400nm。

【技术特征摘要】
1.以玉米须为模板制备TiO2纳米管阵列光催化材料的方法，其特征在于具体步骤为：将玉米须洗净，剪切，在稀盐酸溶液中浸泡8h，将浸泡后的玉米须醇洗后备用；将钛酸四丁酯加入到无水乙醇中搅拌均匀得到溶液A；将醇洗后的玉米须浸入溶液A中，然后转移至油浴锅中于70℃反应12h，再醇洗、干燥，最后置于马弗炉中以2℃/min的升温速...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建国，杜锦阁，刘璐璐，魏猛猛，游盛楠，赵凤英，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41