一种改性SrTiO3光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性SrTiO3光催化剂及其制备方法，还公开了该改性SrTiO3光催化剂的制备方法，本发明专利技术通过乙二胺对SrTiO3进行改性，同步实现了SrTiO3的晶格内N掺杂及表面官能团接枝，本发明专利技术的改性SrTiO3具有较好的可见光活性，同时对水体中Cr(VI)具有较强的富集能力，因此本发明专利技术中改性后的SrTiO3对高浓度的Cr(VI)污染水体在可见光条件下也具有很好的处理效果，另外，本发明专利技术的制备方法原料易得、成本低、反应条件温和且对环境无污染。

A modified SrTiO3 photocatalyst and its preparation method

The invention discloses a modified SrTiO3 photocatalyst and a preparation method, and also discloses a preparation method of the modified SrTiO3 photocatalyst. The invention is modified by ethylenediamine to SrTiO3, and synchronously realizes the N doping in the lattice of SrTiO3 and the graft of the surface functional group, and the modified SrTiO3 has better visible light activity, At the same time, the Cr (VI) has strong enrichment ability, so the modified SrTiO3 has good treatment effect on the high concentration of Cr (VI) polluted water under visible light conditions. In addition, the preparation method of the invention is easy to obtain, low cost, mild reaction strip and no pollution to the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种改性SrTiO3光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及半导体光催化剂领域，特别涉及一种改性SrTiO3光催化剂，还涉及该光催化剂的制备方法。
技术介绍
能源短缺和环境污染是当今人类社会面临的两个巨大挑战。在环境方面，由于人类活动导致大量污染物进入水环境中，一方面导致资源流失，同时对生态平衡和人类健康产生重大影响。近年来，光催化水处理技术作为一种新型的绿色技术得到广泛关注。钛酸锶(SrTiO3)是一种典型的钙钛矿型光催化材料，利用其光催化去除水体污染物是一种有潜力的废水末端处理技术。然而SrTiO3禁带宽度宽(Eg＝3.2eV)，可见光利用率低，同时SrTiO3比表面积较小，污染物富集能力较差，导致光催化活性较低，这些都限制了其实际应用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种改性SrTiO3光催化剂及其制备方法，通过对SrTiO3结构进行改性，同步实现了SrTiO3的晶格内N掺杂及表面功能化，增强了其对水体Cr(VI)的富集能力，并大大提升了其在可见光条件下催化还原水体Cr(VI)的效率。本专利技术提出的一种改性SrTiO3光催化剂，其化学结构式为：本专利技术还提出了改性SrTiO3光催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，以硝酸锶和钛酸正丁酯为前驱物，通过溶胶-热液法制备SrTiO3光催化剂；步骤2，将步骤1制得的SrTiO3光催化剂加入到乙二胺溶液中，同时加入二环己基碳二亚胺，加热回流，反应，将反应后的产物洗涤、烘干即可得到改性SrTiO3光催化剂。进一步的，步骤1中的溶胶-热液法，具体操作为，将Sr(NO3)2和HNO3溶液混合，配制成A混合液；将钛酸正丁酯与乙二醇混合，配制成B混合液；边搅拌边将混合液A缓慢加入到混合液B中，形成溶胶；所述溶胶移入反应釜，进行热液合成，将所得产物洗涤、烘干，得到SrTiO3光催化剂。进一步的，所述混合液A中，Sr(NO3)2与HNO3溶液的质量体积比为(1.5～3g)：(5～15mL)，其中HNO3溶液的浓度为0.5～1.5mol/L；所述混合液B中，钛酸正丁酯与乙二醇的体积比为(5～15)：(10～30)。进一步的，所述混合液A中，Sr(NO3)2与HNO3溶液的质量体积比为(1.5～2.5g)：(10～15mL)；所述混合液B中，钛酸正丁酯与乙二醇的体积比为(10～12)：(15～30)。进一步的，所述热液合成温度为120～200℃，反应时间为12～48h。进一步的，所述热液合成温度为120～180℃。进一步的，步骤2中，所述SrTiO3与乙二胺的质量体积比为(2.5～4g)：(150～300mL)，所述二环己基碳二亚胺与乙二胺的质量体积比为(1～3g)：(150～300mL)。进一步的，步骤2中，所述SrTiO3与乙二胺的质量体积比为(2.5～3g)：(150～200mL)，所述二环己基碳二亚胺与乙二胺的质量体积比为(1～2g)：(150～200mL)。进一步的，步骤2中，所述回流反应温度为100～115℃，所述反应时间为12～48h。进一步的，步骤2中，所述反应时间为24～48h。本专利技术还提出了一种由上述方法制备得到的改性SrTiO3光催化剂。本专利技术还提出了由上述方法制备得到的改性SrTiO3光催化剂的应用。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术以硝酸锶和钛酸正丁酯为前驱物，首先通过溶胶-热液法制得SrTiO3光催化剂，然后通过乙二胺对其进行改性，其中乙二胺既作为SrTiO3掺杂的N源也是SrTiO3表面功能化的接枝官能团，在反应过程中，乙二胺中的N可进入SrTiO3骨架中改变SrTiO3的禁带宽度，同时其分子中-NH2与SrTiO3表面的Ti-OH在脱水剂二环己基碳二亚胺的作用下发生脱水缩合反应，形成Ti-O-N键。与现有技术相比，本专利技术具有如下积极的效果：(1)本专利技术充分利用SrTiO3表面丰富的Ti-OH，通过接枝功能化的官能团，大幅度提高了催化剂对水体中Cr(VI)的富集能力，从而促进催化剂光催化反应的进行；(2)本专利技术提供的改性SrTiO3具有较好的可见光活性，在环保领域具有很高的使用价值和应用前景；(3)本专利技术的光催化剂制备方法简单，原料易得、成本低、反应条件温和且对环境无污染，易于工业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例3制备的SrTiO3改性前后的XRD表征图；图2为本专利技术实施例3制备的SrTiO3改性前的XPS表征图；图3为本专利技术实施例3制备的SrTiO3改性后的XPS表征图；图4为本专利技术实施例3制备的SrTiO3改性前后对Cr(VI)的吸附动力学图；图5为本专利技术实施例3制备的SrTiO3改性前后对Cr(VI)的吸附-可见光催化还原性能的对比图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1一种改性SrTiO3光催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将1.5gSr(NO3)2加入到10mL浓度为0.5mol/L的HNO3溶液混合，配制成A混合液；将10mL钛酸正丁酯加入到15mL乙二醇溶液中，配制成B混合液；边搅拌边将混合液A缓慢加入到混合液B中，形成溶胶；所述溶胶移入反应釜，120℃条件下反应12h，所得产物洗涤，烘干，得到SrTiO3光催化剂。步骤2，将2.5g步骤1制得的SrTiO3光催化剂加入到150mL乙二胺溶液中，同时加入1g二环己基碳二亚胺，100℃条件下加热回流反应24h，将反应后的产物洗涤、烘干即可得到改性SrTiO3光催化剂，记为N-SrTiO3-NH2。实施例2一种改性SrTiO3光催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将2.0gSr(NO3)2加入到12mL浓度为0.5mol/L的HNO3溶液混合，配制成A混合液；将12mL钛酸正丁酯加入到15mL乙二醇溶液中，配制成B混合液；边搅拌边将混合液A缓慢加入到混合液B中，形成溶胶；所述溶胶移入反应釜，140℃条件下反应24h，所得产物洗涤，烘干，得到SrTiO3光催化剂。步骤2，将2.5g步骤1制得的SrTiO3光催化剂加入到150mL乙二胺溶液中，同时加入1.2g二环己基碳二亚胺，110℃条件下加热回流反应24h，将反应后的产物洗涤、烘干即可得到改性SrTiO3光催化剂，记为N-SrTiO3-NH2。实施例3一种改性SrTiO3光催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将2.0gSr(NO3)2加入到15mL浓度为1.0mol/L的HNO3溶液混合，配制成A混合液；将12mL钛酸正丁酯加入到20mL乙二醇溶液中，配制成B混合液；边搅拌边将混合液A缓慢加入到混合液B中，形成溶胶；所述溶胶移入反应釜，160℃条件下反应24h，所得产物洗涤，烘干，得到SrTiO3光催化剂。步骤2，将2.5g步骤1制得的SrTiO3光催化剂加入到200mL乙二胺溶液中，同时加入1.5g二环己基碳二亚胺，115℃条件下加热回流反应48h，将反应后的产物洗涤、烘干即可得到改性SrTiO3光催化剂，记为N-SrTiO3-NH2。实施例4一种改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性SrTiO3光催化剂，其特征在于：其化学结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种改性SrTiO3光催化剂，其特征在于：其化学结构式为：2.权利要求1所述的改性SrTiO3光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将SrTiO3光催化剂加入到乙二胺溶液中，同时加入二环己基碳二亚胺，加热回流，反应，将反应后的产物洗涤、烘干即可得到改性SrTiO3光催化剂。3.根据权利要求2所述的改性SrTiO3光催化剂的制备方法，其特征在于：还包括SrTiO3光催化剂的制备步骤，以硝酸锶和钛酸正丁酯为前驱物，通过溶胶-热液法制备SrTiO3光催化剂。4.根据权利要求3所述的改性SrTiO3光催化剂的制备方法，其特征在于：所述溶胶-热液法，具体操作为，将Sr(NO3)2和HNO3溶液混合，配制成A混合液；将钛酸正丁酯与乙二醇混合，配制成B混合液；边搅拌边将混合液A缓慢加入到混合液B中，形成溶胶；所述溶胶移入反应釜，进行热液合成，将所得产物洗涤、烘干，得到SrTiO3光催化剂。5.根据权利要求4所述的改性SrTiO3光催化剂的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅小飞，高永，
申请(专利权)人：常州市新鸿医药化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32