一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，利用合成的聚苯乙烯微乳液为模板、钛酸四丁酯和硝酸银为无机源，在酸性条件下制备了的Ag/TiO2介孔复合材料。利用N2吸附‑脱附曲线、HRTEM对制备的介孔复合材料进行表征，结果表明制备的Ag/TiO2介孔复合材料具有蠕虫状孔结构，孔径在8nm左右，Ag的掺杂降低了介孔复合材料的比表面积。以合成的介孔复合体材料对污水中的污染物尤其是大分子污染物进行吸附、催化、光降解实验，实现对污染物的无害化处理。结果表明，掺杂了Ag原子的介孔氧化钛很好地保持了介孔结构的稳定性，介孔复合体材料的孔径达7nm，且对甲基橙具有良好的光催化降解效果。

Preparation of mesoporous Ag2O/TiO2 composites by Microemulsion

The invention discloses a method for preparing mesoporous Ag2O/TiO2 composite by microemulsion, and uses the synthesized polystyrene microemulsion as the template, four butyl titanate and silver nitrate as inorganic sources, and the Ag/TiO2 mesoporous composite is prepared under the acidic condition. The mesoporous composites were characterized by N2 adsorption and HRTEM. The results showed that the prepared Ag/TiO2 mesoporous composite had wormlike pore structure, the pore size was about 8nm, and the doping of Ag reduced the surface area of the mesoporous composite. The synthetic mesoporous complex materials are used to adsorb, catalyze and photodegradation of pollutants in sewage, especially large molecular pollutants, so as to achieve the harmless treatment of pollutants. The results show that the mesoporous titanium oxide doped with Ag atoms can maintain the stability of the mesoporous structure, the pore size of the mesoporous complex is up to 7Nm, and the photocatalytic degradation effect of methyl orange is good.

【技术实现步骤摘要】
一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法
：本专利技术涉及材料合成领域，具体地说是一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法。
技术介绍
：自从1992年Mobile课题组的科学家们报道了M41S系列的介孔材料以来,介孔材料的研究在世界范围内掀起了一个热潮,并取得了可喜的成果。随着对介孔材料结构、性能、形成机理研究的深入，单一基体的介孔材料已渐渐不能满足人们对于其功能的要求，因此，掺杂不同元素的介孔复合体材料吸引了越来越多研究者的注意力。掺杂光催化剂TiO2的离子一般包括过渡金属离子、稀土金属离子、贵金属离子和无机离子以及其它离子。利用微乳液模板制备介孔材料的研究则比较少见，而且制备的材料多为具有复合孔道的材料或者孔径分布较宽的材料。HFan等利用O/W型微乳液为反应介质合成出了具有介孔-大孔复合孔道的有序多孔性纳米氧化硅微球，透射电镜的结果表明微球的直径在100nm左右且内部为连通的有序介孔结构。C.ShaneCarr等则利用庚烷、丁醇和表面活性剂混合形成的微乳液制备了LTA型分子筛。研究结果表明，与未添加微乳液形成的晶体相比，微乳液能够加快晶体的生长速度并使形成的晶体具有良好的稳定性和均匀的粒径，而且表面活性剂对形成的晶体的各种性能参数有很重要的影响。StephanusAxnanda等分别在表面活性剂溶液和阳离子型微乳液中合成了硅土分子筛，结果表明表面活性剂溶液中形成的分子筛都是无定形态而微乳液中形成的分子筛则具有良好的晶态结构，虽然晶粒是在微乳液和无机源相分离之后形成的，但微乳液作为反应介质对晶粒的形成有积极的作用。IMoriguchi等利用DDAB/正己烷(十四烷)/水(盐酸)三组分双连续型微乳液为模板合成了介孔氧化钛固体，研究表明在无机源与微乳液形成的凝胶中已经存在介孔结构，而不同的后处理过程和无机源种类会对介孔的参数产生重大影响，甚至不能得到介孔结构。本专利技术利用介孔材料独有的较大的孔径、比表面积和孔体积这一特点，将Ti、Ag等有催化降解效能的无机金属粒子，通过适当的方法掺杂到介孔氧化硅(氧化钛)材料的孔壁中，部分取代孔壁中原有的硅(钛)原子，经过一定的后处理过程制备出金属粒子/介孔氧化硅(氧化钛)的介孔复合体材料。利用广角X射线衍射谱图、N2低温吸附-脱附曲线以及透射电子显微镜(TEM)对合成的产品进行表征，研究不同的反应条件下制备的介孔材料的结构和性能，以合成的介孔复合体材料对污水中的污染物尤其是大分子污染物进行吸附、催化、光降解实验，实现对污染物的无害化处理，从而产生优于传统处理方法的效果。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，包括如下步骤：(1)聚苯乙烯微乳液的合成；(2)制备介孔二氧化钛材料；(3)制备掺杂Ag的二氧化钛复合材料；(4)煅烧得到介孔Ag2O/TiO2复合材料。作为优选，所述步骤(1)中的合成步骤为：准确称量4.0g表面活性剂，加入到盛有100ml蒸馏水的250ml的三口烧瓶中，在40℃条件下搅拌至透明，再加入助表面活性剂异丙醇4ml，半小时后加入St、AIBN和交联剂DIB的混合物，继续搅拌2小时后开始升温至70℃，反应直至st的气味基本消失。作为优选，所述步骤(2)中的制备步骤为：取无水乙醇TBOT10ml于三口烧瓶中搅拌30min至均匀，滴加冰醋酸和蒸馏水的混合物调节溶液PH值，20min后滴加50ml已制备好的st微乳液，30min滴加完毕，继续反应2小时，整个过程温度控制在40℃。作为优选，所述步骤(3)中，取无水乙醇50ml、TBOT10ml于三口烧瓶中搅拌30min至均匀，滴加冰醋酸和蒸馏水的混合物调节溶液PH值，20min后滴加到已制备好的微乳液中，反应1h后滴加AgNO3溶液，控制银钛的量(0.4mol/LAgNO3溶液2～8mL)，整个过程反应温度40℃，反应3h后倒入反应釜中在120℃条件下水热反应24h，50℃干燥24h，产物过滤、醇洗、干燥、研磨后，得到白色粉末状固体。作为优选，所述步骤(4)中的煅烧过程为：空气气氛下，以1.5-2℃/min速度升至100℃后，继续以1.5-2℃/min速度升高至450℃保持5h。最后以2-3℃/min速度降温至50℃后，取出煅烧的样品。作为进一步的优选，所述介孔复合材料的孔径范围为3纳米至30纳米。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1.微乳液作为一种新型的模板剂，因其胶束排列的规整性而有着小分子模板无法比拟的优势，尤其在扩大介孔的孔径和提高介孔分布的有序度方面有着很好的发展前景。2.在TiO2中掺杂少量过渡金属离子可使其形成光生电子-空穴对的浅势捕获阱,延长电子和空穴复合的时间,从而提高TiO2光催化活性。3.反应温度对介孔材料的影响。介孔材料的比表面积以及孔径尺寸随反应温度的升高而增大。4.煅烧温度对介孔材料的光催化性能影响很大，综合考虑各种影响因素，在450℃条件下煅烧得到的介孔材料性能较好。附图说明：图1是本专利技术实施例1-3制备的介孔Ag2O/TiO2复合材料的透射电镜图。图2是本专利技术实施例1-3制备的介孔Ag2O/TiO2复合材料的氮气吸附-脱附曲线。图3是本专利技术实施例1-3制备的介孔Ag2O/TiO2复合材料的孔径分布曲线。以下通过具体实施方式，并结合附图对本专利技术作进一步说明。具体实施方式：实施例1：样品的精制：聚合所使用的引发剂和单体在使用前需要提纯。1)偶氮二异丁腈的精制将5g偶氮二异丁腈加入到50mL乙醇中，加热至50℃，搅拌使引发剂溶解，趁热立即进行过滤，除去不溶物。将滤液置于冰箱中深度冷却，待偶氮二异丁腈晶体析出，用布氏漏斗抽滤，晶体置于真空干燥箱中于室温下减压干燥除去溶剂。精制好的引发剂放置于冰箱中密闭保存。2)过氧化苯甲酰的精制在100ml烧杯中加入5克粗BPO和200ml氯仿，不断的搅拌使其完全溶解，快速将溶液过滤，滤液过滤完全时，再将滤液滴入50ml的甲醇试剂的烧杯中，将上述步骤中的溶液和结晶用布什漏斗抽滤，用甲醇5ml洗一次，抽干。将所得产品烘干，称重，产品保存在棕色瓶中。3)单体苯乙烯的的精制在250mL的分液漏斗中加入100mL苯乙烯，用预先配好的5％的NaOH溶液洗涤多次至水层无色，此时单体呈淡黄色；用20mL蒸馏水继续洗涤苯乙烯直至水层呈中性，放入适量的干燥剂(如无水Na2SO4等)，放置数小时除去水分；初步干燥过的苯乙烯经过滤除去干燥剂后，直接进行减压蒸馏。实施例2聚苯乙烯微乳液的合成准确称量4.0g表面活性剂，加入到盛有100ml蒸馏水的250ml的三口烧瓶中，在40℃条件下搅拌至透明，再加入助表面活性剂异丙醇4ml，半小时后加入St、AIBN和交联剂DIB的混合物，继续搅拌2小时后开始升温至70℃，反应直至st的气味基本消失。在反应过程中，从开始升温一直通氮气保护。实施例3：制备掺杂介孔二氧化钛材料取无水乙醇50ml、TBOT10ml于三口烧瓶中搅拌30min至均匀，滴加冰醋酸和蒸馏水的混合物调节溶液PH值，20min后滴加50ml已制备好的st微乳液，30min滴加完毕，继续反应2小时，整个过程温度控制在40℃；取无水乙醇50ml、TBOT10ml于三口烧瓶中搅拌30min至均匀，滴加冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)聚苯乙烯微乳液的合成；(2)制备介孔二氧化钛材料；(3)制备掺杂Ag的二氧化钛复合材料；(4)煅烧得到介孔Ag2O/TiO2复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种微乳液制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)聚苯乙烯微乳液的合成；(2)制备介孔二氧化钛材料；(3)制备掺杂Ag的二氧化钛复合材料；(4)煅烧得到介孔Ag2O/TiO2复合材料。2.根据权利要求1所述的一种制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的合成步骤为：准确称量4.0g表面活性剂，加入到盛有100ml蒸馏水的250ml的三口烧瓶中，在40℃条件下搅拌至透明，再加入助表面活性剂异丙醇4ml，半小时后加入St、AIBN和交联剂DIB的混合物，继续搅拌2小时后开始升温至70℃，反应直至st的气味基本消失。3.根据权利要求1所述的一种制备介孔Ag2O/TiO2复合材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的制备步骤为：取无水乙醇TBOT10ml于三口烧瓶中搅拌30min至均匀，滴加冰醋酸和蒸馏水的混合物调节溶液PH值，20min后滴加50ml已制备好的st微乳液，30min滴加完毕，继续反应2小时，整个过程温度控制在...

【专利技术属性】
技术研发人员：武全福，
申请(专利权)人：合肥华福土工合成材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34