本发明专利技术公开了一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石（O2‑TiO2/pal）复合材料的制备方法，首先将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，室温搅拌水解生成TiO2前驱体；再将TiO2前驱体水洗后加入到4~5℃蒸馏水中，并加入氧化剂过氧化氢，搅拌反应0.5~1小时，形成氧缺陷二氧化钛O2‑TiO2；然后加入坡缕石，加热至45~50℃，搅拌2.5~3小时，洗涤，干燥，即得缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料。本发明专利技术采用通过氧化法将其氧化形成氧缺陷二氧化钛O2‑TiO2，然后与坡缕石相结合，有效拓宽了其光吸收边至可见光，并提高了复合材料的吸收强度和对自然光的利用率，并利用坡缕石的强吸附性质，使复合材料可以通过吸附与光催化耦合作用提高其对污染物的去除效果。
Preparation and Application of an Oxygen Defected Titanium Dioxide/Palygorskite Composite
【技术实现步骤摘要】
一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料的制备及应用
本专利技术涉及一种二氧化钛/坡缕石复合材料的制备，尤其涉及一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料（O2-TiO2/pal）的制备方法，主要用于光催化降解盐酸四环素，属于复合材料
和光催化
技术介绍
科技的快速发展，使人们生活越来越美好，但在给人类带来便利的同时也带来了一系列的麻烦。医学事业的快速发展，但各种疑难杂症也相继爆发，有相关报道称病毒的变异正是因为药品的滥用。生活的便利却使得环境越来越糟糕，我们不能以环境破坏为代价来发展科技，须提倡与生态和谐发展。然而，随着社会的快速发展，环境污染问题已然非常突出，除了传统污染物以外，抗生素的大规模使用使得环境中又新添了一种滥用抗生素导致的污染，使环境不堪重负。目前已有众多科学家们利用自然界中丰富的太阳能，借助于半导体材料，通过光催化技术降解有机污染物。在过去的数年里，TiO2、ZnO等半导体光催化剂被不断地成功开发出来。然而，由于材料本身的缺陷限制了其光催化反应过程中太阳能转化效率和实际应用价值，譬如昂贵的材料制备成本、有限的光吸收能力、较高的光生电子空穴对复合机率、剧毒或对环境造成持续性危害等。因此，具有廉价、低毒、高效的光催化剂成为当前最迫切的需求。自1972年日本科学家Honda和Fujishima首次利用TiO2光电极成功分解水产生H2和O2以来，光催化技术大为发展，开创了环境净化新思路。近些年来，半导体光催化技术被成功的应用于多个领域。TiO2光催化剂价格低廉，绿色无毒，一直被人们所推崇，然而，TiO2带隙较宽等缺点也很明显，其只能吸收占太阳光百分之四左右的紫外光的低太阳能利用率让相关学者很是头疼。因此，如何探索改性TiO2光催化剂，拓宽其光吸收范围激起了研究学者者们极大热情。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石（O2-TiO2/pal）复合材料的制备方法；本专利技术的另一目的是对上述制备的O2-TiO2/pal复合材料光催化降解降解盐酸四环素的性能进行研究。一、O2-TiO2/pal复合材料的制备首先将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，室温搅拌水解生成TiO2前驱体；再将TiO2前驱体水洗后加入到4~5℃蒸馏水中，并加入氧化剂过氧化氢，搅拌反应0.5~1小时，形成氧缺陷二氧化钛O2-TiO2；然后加入坡缕石，加热至45~50℃，搅拌2.5~3小时，洗涤，干燥，即得缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料，标记为O2-TiO2/pal。过氧化氢的加入量为钛酸四丁酯质量的7.5~8倍；坡缕石的加入量为钛酸四丁酯质量的0.23~0.7倍；制得的复合材料中，O2-TiO2与pal质量比为1:1~1:3。为了进一步提高复合材料的催化活性，将pal/O2-TiO2置于马弗炉中，在280~300℃煅烧1.8~2h，得煅烧的O2-TiO2/pal复合材料。分析煅烧后的O2-TiO2/pal复合材料，吸收边大概在420nm左右，相比商业二氧化钛（P25）吸收边明显红移，未煅烧的O2-TiO2/Pal复合样品对比煅烧的样品光吸收边有所蓝移，但吸收强度在520nm后有所增强。通过测试表明煅烧后的样品比较煅烧前的样品对目标污染物的降解性能还有所下降。二、pal/O2-TiO2复合材料的结构表征1、X射线衍射图（XRD）图1为O2-TiO2煅烧前后，pal及O2-TiO2/Pal系列复合材料(1:1、1:2、1:3)的XRD图谱。从图中可以看出，O2-TiO2为无定晶型材料，煅烧过后的O2-TiO2（2）与TiO2标准卡片对比基本一致。坡缕石样品的主要衍射峰与文献中符合。其中，2θ为26.8o和34.9o的峰强度较大。Pal/O2-TiO2三种复合样品中主要出现了2θ为26.8o的衍射峰，并且随着坡缕石含量增加有增强趋势。由于复合物中的O2-TiO2为无定晶型，并没有衍射峰，所以复合物中只有坡缕石的衍射峰。2、扫描电镜图（SEM）图2为所合成样品的扫描电子显微镜图，其中图2a为TiO2，图2b、2c为O2-TiO2，图2d、2e、2f分别为O2-TiO2/Pal1:1，O2-TiO2/Pal1:2，O2-TiO2/Pal1:3。从图2a可以看出，TiO2纯样品主要由小颗粒组成，从图2b、2c可以看出，O2-TiO2是又大而无规则的块状结构组成，这可能是钛酸四丁酯水解不均匀的原因。从图2d、2e、2f可以看出，随着坡缕石的加入，材料块体明显变小，并且明显分布着针状结构物（坡缕石）；而且随着坡缕石量的增加，块体分散性明显变好，针状结构物也明显变密，说明pal与O2-TiO2很好的复合在一起，而坡缕石的针状结构不会改变。3、紫外漫反射光谱图光吸收能力是评价半导体材料光催化性能的重要指标，我们使用紫外-可见漫反射光谱对一系列复合样品的光吸收能力进行了系统分析。图3为纯样TiO2和不同坡缕石比例的O2-TiO2/Pal复合光催化剂的紫外-可见漫反射谱。由图可知，纯O2-TiO2相比于未过氧化的TiO2红移至420nm，纯O2-TiO2煅烧后的样品O2-TiO2（2）吸收边在420nm左右，相比未过氧化的TiO2吸收边也明显红移，O2-TiO2段烧前吸收边大约在540nm左右。而随着坡缕石的加入，所有O2-TiO2/Pal复合样品的光吸收边有所蓝移，但吸收强度在520nm后有所增强，这说明该复合物能够利用更多的光来激发产生光生载流子，进而促使样品的光催化性能提升。4、傅里叶红外光谱图图4是TiO2，O2-TiO2，O2-TiO2（2）及O2-TiO2/Pal1:2复合材料傅里叶红外光谱图。所有样品都具有3400cm-1的宽带和1630cm-1处的尖锐带，这可归因于表面OH基团产生的拉伸和弯曲振动。O2-TiO2段烧前后光谱图变化不明显，在496cm-1处的谱带归因于Ti-O键的振动，在891cm-1的特征峰归因于O-O伸缩振动。而O2-TiO2/Pal1:2复合材料既出现了O2-TiO2的特征峰，也出现了1082cm-1，478cm-1等坡缕石特征峰。这进一步确认了O2-TiO2与坡缕石共同存在复合样品中。5、光致发光光谱图（PL）光致荧光发光光谱是指被激发的电子从激发态回到基态过程中释放出所携带的能量所形成，荧光信号强度越强，意味着从激发态回到基态的电子数目越多，光生载流子分离效率低。图5为O2-TiO2纯样品和O2-TiO2/Pal1:2复合物在激发波长为469nm下的光致荧光发光谱。与O2-TiO2纯样品相比较，O2-TiO2/Pal1:2的发射带边向更高波数方向迁移，这可能是由于复合样品中部分pal团聚所造成；同时，复合样品的荧光强度明显降低，这可能是由于pal与g-C3N4间形成强作用力有关。因此，O2-TiO2/Pal复合样品中高效的电荷迁移意味着更多的光生载流子能够参与到光催化反应过程中。6、光催化性能测试图为了考察制备的O2-TiO2/Pal复合样品对盐酸四环素光催化活性，以氙灯模拟太阳光，来研究样品的光催化降解性能。所有样品在800瓦氙灯下做降解实验，前期吸附30分钟，以达到吸附脱附平衡，取样两次，实验共计100分钟。图6pal/O2-TiO2系列光催化性能测试图。由图6可知，纯O2-TiO2表现了一定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料的制备方法，首先将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，室温搅拌水解生成TiO2前驱体；再将TiO2前驱体水洗后加入到4~5℃蒸馏水中，并加入氧化剂过氧化氢，搅拌反应0.5~1小时，形成氧缺陷二氧化钛O2‑TiO2；然后加入坡缕石，加热至45~50℃，搅拌2.5~3小时，洗涤，干燥，即得缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料，标记为O2‑TiO2/pal。
【技术特征摘要】
1.一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料的制备方法，首先将钛酸四丁酯加入到蒸馏水中，室温搅拌水解生成TiO2前驱体；再将TiO2前驱体水洗后加入到4~5℃蒸馏水中，并加入氧化剂过氧化氢，搅拌反应0.5~1小时，形成氧缺陷二氧化钛O2-TiO2；然后加入坡缕石，加热至45~50℃，搅拌2.5~3小时，洗涤，干燥，即得缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料，标记为O2-TiO2/pal。2.如权利要求1所述一种氧缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料的制备方法，其特征在于：将缺陷二氧化钛/坡缕石复合材料置于马弗炉中，在280~300℃煅烧1.8~2h，得煅烧的O2-TiO2/pal复合材料。3.如权利要求1或2所述一种氧缺陷二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：王其召，王文焕，黄静伟，闫昌新，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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