一种可见光光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可见光光催化剂的制备方法，属于光催化复合材料技术领域。本发明专利技术所述方法以钛酸四丁酯为钛源，并用溶胶‑凝胶法和水热法结合制备白色固体，白色固体研磨得到粉体，将该粉体于马弗炉中烧结得到TiO2粉体；然后把TiO2粉体置于离子交换液，并加入少量的抑制剂以阻止离子交换液的水解作用，经磁力搅拌后离心、干燥得到表面负载离子Cl

A method for the preparation of visible light photocatalyst

The invention relates to a preparation method of a visible light photocatalyst, which belongs to the technical field of photocatalytic composite materials. The method uses four butyl titanate as the titanium source, the white solid is prepared by the combination of the sol gel method and the hydrothermal method, and the white solid is grinding to get the powder. The powder is sintered in the muffle furnace to get the TiO2 powder; then the TiO2 powder is placed in the ion exchange liquid and a small amount of inhibitor is added to prevent the water from the ion exchange liquid. The surface loading ions Cl were obtained by centrifugation and drying after magnetic stirring.

【技术实现步骤摘要】
一种可见光光催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种可见光光催化剂的制备方法，属于光催化复合材料

技术介绍
随着科学技术和现代工业的飞速发展，各行各业生产节奏不断提升，随之而来造成的水体污染越发严重。光催化氧化技术是近年来备受关注的一种水体污染物处理技术，已经得到极为广泛的研究。锐钛矿型TiO2因具有价廉、无毒、较强的化学稳定性及在大气和水中对于有机污染物的降解能力而成为光催化领域的研究热点。但由于该TiO2的禁带宽度约为3.2eV，吸收波长被限制在紫外光区，太阳光能利用率低，而且在光催化降解过程中光生电子和光生空穴较易复合，光生载流子效率较低，制约了光催化活性。为了充分利用太阳光，因此对TiO2光催化剂进行改性，使其吸收可见光并大幅度提高光催化氧化活性。近年来，采用金属离子对TiO2进行掺杂被认为是得到具有可见光活性的光催化剂的有效方式，将金属离子引入TiO2晶格中，使TiO2的禁带带隙中引入杂质能级和缺陷能级，受激所需的能量变小，增强了光生电子-空穴的有效分离，在一定程度上拓宽了紫外光区，从而提高了可见光的光催化性能。关于TiO2掺杂的报道很多，包括单一元素的掺杂（［1］黄瑞宇,罗序燕,赵东方,邓金梅,祝婷.银掺杂二氧化钛及其光催化性能研究[J].有色金属科学与工程,2016,7(2):67-72.）和多元素掺杂（［2］李轶,倪凌峰,郭燕飞,等.锆、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂:CN105170144A[P].2015）。然而，在对TiO2掺杂贵金属以拓宽紫外光区及提高光催化活性时，通常对贵金属的利用率不高，如采用光还原法制备Ag/TiO2;赵建伟等.一种负载金属Ag的C掺杂TiO ;朱端卫 时，对Ag+的利用率低（［3］刘广龙2纳米颗粒可见光催化剂及其应用:CN104888770A[P].2015）。同时，经过实验发现，用光还原法制备的Ag/TiO2光催化剂在降解罗丹明时，使吸收光发生蓝移，对光催化活性造成不利。因此，寻找一种能将溶液中的Ag+沉积到TiO2粉体并使光催化活性提高的物质是在制备过程中需要解决的关键问题。离子交换法是一个溶液中的某一种组分离子与一个固体中的另一种具有相同电荷的离子互相调换位置，此时溶液中的离子跑到固体上，把固体上的离子替换下来的方法。在制备AgCl/TiO2光催化剂时，选用合适的离子交换液体将Ag+充分利用，使Ag+附着在TiO2上，从而提高TiO2的光催化性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：TiO2对可见光的利用率低和光量子效率低的问题。本专利技术的目的在于提供一种可见光光催化剂的制备方法，所制备的纳米AgCl/TiO2的可见光光催化剂颗粒尺寸小、比表面积高，具有良好的可见光响应和光催化性能，具体包括以下步骤：（1）按体积比为1:2~1:4的比例取钛酸四丁酯加入乙醇中，充分混合后得到钛酸四丁酯的乙醇溶液，记为溶液A；按体积比为1:4~1:8的比例将水加入到乙醇中得到混合溶液，记为溶液B；（2）边搅拌边将溶液B逐滴加入溶液A中，滴加完后在磁力搅拌器上搅拌混匀后得到溶胶，其中溶液B和溶液A的体积比为1:1~1:1.5；（3）将步骤（2）得到的溶胶倒入水热反应釜中于140-180℃下高压反应16-24h得到TiO2湿凝胶，干燥后得到干凝胶，干凝胶研磨到粉体、过筛，然后煅烧得到TiO2粉体；（4）按SnCl2▪2H20、HCl和水的摩尔比为1:20:500-1:10:250的比例将三者混合均匀后得到离子交换液，按10~15g/L的比例将TiO2粉体放入离子交换液中，搅拌30~60min后进行离心，干燥得到表面负载Cl-和Sn2+的TiO2粉体；（5）按10~15g/L的比例将步骤（4）得到的TiO2粉体加入到10~30mmol/L的AgNO3溶液，在无光环境中搅拌30~60min后进行离心、干燥，即得纳米AgCl/TiO2的可见光光催化剂。优选的，本专利技术步骤（3）中干燥条件为80-100℃，干燥20-24h。优选的，本专利技术步骤（3）中煅烧条件为400-600℃，煅烧3~6h。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提供的制备方法条件易于控制、工艺参数简单，在用溶胶凝胶法和水热法结合生成TiO2粉体时，可有效改善TiO2粉体表面的粗糙度，有利于纳米AgCl在TiO2表面生成。（2）本专利技术提供的制备方法具有较强的灵活性，AgCl的掺杂量易于控制，可对制备的纳米AgCl/TiO2可见光光催化剂的光催化性能进行调控。（3）本专利技术方法制备的AgCl/TiO2可见光光催化剂，纳米AgCl良好地分布在TiO2表面，由于TiO2粉体表面的粗糙度，使纳米粒子的聚合得到有效抑制，因而使AgCl/TiO2可见光光催化效率明显提高。(4)本专利技术所得的纳米AgCl/TiO2的可见光光催化剂的粒径为1-10nm。附图说明图1为实施例1制备的纳米AgCl/TiO201可见光光催化剂的TEM图。图2为实施例2制备的纳米TiO2、AgCl/TiO202和对比实施例3制备的纳米AgCl/TiO203的XRD图。图3为实施例2制备的纳米TiO2、AgCl/TiO202和对比实施例3制备的AgCl/TiO203的禁带宽度图和光致发光图。图4为实施例1制备的纳米TiO2对有机染料罗丹明的紫外可见吸收光谱图。图5为实施例1~4制备的纳米AgCl/TiO2对有机染料罗丹明的紫外可见吸收光谱图。图6为实施例1~4制备的纳米AgCl/TiO2、实施例1制备的纳米TiO2和罗丹明本身对有机染料罗丹明的降解效率图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1通过离子交换法高效制备纳米AgCl/TiO2的可见光光催化剂，其具体步骤如下：（1）取10mL的钛酸四丁酯加入到20mL乙醇中，充分混合后得到钛酸四丁酯的乙醇溶液A，取5mL蒸馏水加入到25mL乙醇中，充分混合后得到掺加蒸馏水的乙醇溶液B。（2）按体积比为1:1的比例将溶液B逐滴加入不断搅拌的溶液A中，滴加完溶液B后将混合溶液在磁力搅拌在搅拌5min得到溶胶。（3）将上述溶胶倒入水热反应釜于140℃下高压反应24h得到TiO2湿凝胶，把湿凝胶在80℃的烘箱中干燥24h，得到干凝胶。（4）将所得干凝胶研磨至粉体并在500目的筛子下过筛，然后在400℃下煅烧6h得到TiO2粉体。（5）将SnCl2▪2H20、HCl、蒸馏水按摩尔比为1:10:250的比例混合，搅拌均匀得到40mL离子交换液，按10g/L的比例把上述所制备的TiO2粉体放入离子交换液中，搅拌30min后，用蒸馏水清洗、用NaOH中和TiO2溶液，并在5000r/min下离心，之后在80℃下干燥20h得到表面负载Cl-和Sn2+的TiO2粉体。（6）AgNO3溶于蒸馏水中配制得到10mmol/L的AgNO3溶液。（7）按10g/L的比例将步骤（5）所得的表面负载离子的TiO2粉体置于AgNO3溶液，在无光环境中搅拌30min，且每隔10min取一次经暗反应的溶液并用ICP测量其中的Ag+含量，搅拌30min后进行中和、离心、干燥，即得AgCl/TiO201可见光光催化剂。图1为实施例1制备的纳米AgCl/TiO201可见光光催化剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）按体积比为1:2~1:4的比例取钛酸四丁酯加入乙醇中，充分混合后得到钛酸四丁酯的乙醇溶液，记为溶液A；按体积比为1:4~1:8的比例将水加入到乙醇中得到混合溶液，记为溶液B；（2）边搅拌边将溶液B逐滴加入溶液A中，滴加完后在磁力搅拌器上搅拌混匀后得到溶胶，其中溶液B和溶液A的体积比为1:1~1:1.5；（3）将步骤（2）得到的溶胶倒入水热反应釜中于140‑180℃下高压反应16‑24h得到TiO2湿凝胶，干燥后得到干凝胶，干凝胶研磨到粉体、过筛，然后煅烧得到TiO2粉体；（4）按SnCl2▪2H20、HCl和水的摩尔比为1:20:500‑1:10:250的比例将三者混合均匀后得到离子交换液，按10~15g/L的比例将TiO2粉体放入离子交换液中，搅拌30~60min后进行离心，干燥得到表面负载Cl

【技术特征摘要】
1.一种可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）按体积比为1:2~1:4的比例取钛酸四丁酯加入乙醇中，充分混合后得到钛酸四丁酯的乙醇溶液，记为溶液A；按体积比为1:4~1:8的比例将水加入到乙醇中得到混合溶液，记为溶液B；（2）边搅拌边将溶液B逐滴加入溶液A中，滴加完后在磁力搅拌器上搅拌混匀后得到溶胶，其中溶液B和溶液A的体积比为1:1~1:1.5；（3）将步骤（2）得到的溶胶倒入水热反应釜中于140-180℃下高压反应16-24h得到TiO2湿凝胶，干燥后得到干凝胶，干凝胶研磨到粉体、过筛，然后煅烧得到TiO2粉体；（4）按SnCl2▪2H20、HCl和水的摩尔比为1:20:500-1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晶，杨琼连，葛振华，郭俊，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53