一种复合光催化剂Gd制造技术

本发明专利技术以TiO

【技术实现步骤摘要】
一种复合光催化剂Gd2O3/TiO2及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种治理染料废水污染的新颖复合光催化剂及其制备方法，属于化学领域。
技术介绍
在如今科技飞速发展的社会，环境问题是热点问题，也是国家迫切想去解决的难题之一。自1972年Fujishma发现了锐钛纳米TiO2微粒在紫外光照射下可以分解水以来，半导体光催化TiO2就成为近40年以来环境科学研究的热点。纳米二氧化钛是一种白色、无味的粉末状固体，价格低，无毒，有强氧化性，具有很大的比表面积和合适的禁带宽度且性质比较稳定。稀土离子主要以稀土氧化物(RE2O3)形式均匀分布在TiO2晶格中,稀土金属的掺杂引起了光学吸收边的“红移”，使二氧化钛的掺杂修饰可以改变催化剂的结构，从而提高催化剂的催化效率。此原理可以在工业上投入去降解有机污染物，从而使实验污水，工业废水等一系列污染物降解到浓度最低，大大降低污染物对环境河水的污染。亚甲基蓝是一种难降解且低毒的的染色剂，难免会对水源造成一定的污染，对人体造成一定的危害。研究表明，半导体之间进行耦合，主要能够使一种半导体光催化量子效率，得到有效提高(崔玉民，白翠冰，苗慧，等.石墨相氮化碳与半导体光催化剂复合研究进展[J].水处理技术，2018,44(9):1-6)。因为半导体耦合，可以在二者界面之间形成异质结，这样可以充分利用两种半导体能级结构的互补性，即利用两种半导体之间的能级差，导致电子与空穴获得有效分离，达到促进光生电子与空穴对发生分离、转移、传递的目的，这样就抑制了光生电子与空穴发生复合。然而，二氧化钛在光催化技术应用方面，还存在的技术难题，可以通过其它半导体材料与之复合，获得很好解决。通过与其它材料进行复合，不仅可以拓宽二氧化钛的光谱响应范围，实现对可见光充分利用，而且，还能有效分离光生电子－空穴对，提高其量子效率；另一方面，通过与不同半导体材料复合，不仅能充分发挥各复合基元自身的优势，而且，还可产生协同效应，实现共同催化的效果。稀土元素复合改性为二氧化钛获得更高的催化活性提供了一个重要途径。为了提高二氧化钛光催化性能，以及提高其对可见光的利用效率。目前，国内外研究重点集中于:催化剂的固定，拓展可见光波长响应范围，提高光催化量子产率及工业化应用等三个领域(梁春华，稀土Ce掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究[J]，吉林化工学院学报，2015,32(4):8-11；高航，高梅，李松田等，稀土金属Dy掺杂TiO2光催化剂的制备及其对孔雀石绿降解性能的研究[J]，应用化工，2015,44(10):1889-1892；柴瑜超，林琳，赵斌等，稀土掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展[J].材料导报A，2013，27(1)：38-44)。由于稀土元素具备特殊的光谱性质和电子结构，其可以在光吸收性能、表面吸附性能、晶体结构和能带结构等方面，对TiO2光催化剂进行修饰改性，同时，还能够构造出诸多新型光催化剂体系，具有很大应用前景。因此，开发一种光催化活性高、制备方法简单、使用寿命长的光催化剂是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，以TiO2和Gd2O3为原料制备了Gd2O3/TiO2，并对不同质量比的催化剂进行了表征，并进行光催化降解实验，掌握了Gd2O3含量、煅烧温度、催化剂用量、光催化时间对催化剂催化效果的影响，进而开发出性能优良的新型光催化材料，并用于治理染料污水，从而完成了本专利技术。具体来说，本专利技术的目的之一在于提供一种Gd2O3/TiO2复合光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：步骤1，准备Gd2O3和TiO2，步骤2，将Gd2O3和TiO2混合在一起，经处理获得Gd2O3/TiO2复合光催化剂。所述步骤1中，按重量份计，Gd2O3的使用量占两种材料的2％至20％，优选3％至18％。所述步骤2中，所述处理包括干燥、研磨。所述干燥在低于100℃下进行，优选在室温下进行。然后研磨获得粒径较小并且均匀的颗粒，例如研磨成粉状。本专利技术提供的复合光催化剂，其紫外-可见漫反射光谱图中在200nm到400nm之间有明显的吸收；其红外光谱图中在1625cm-1附近的吸收峰为Ti-OH的伸缩振动特征峰，在3250cm-1-4250cm-1出现宽而强的吸收峰；其X射线衍射图中在2θ为26.28°、37.80°、48.05°、53.89°、55.06°、62.69°时有明显的衍射峰，其荧光图中，复合光催化剂比TiO2的荧光强度弱。本专利技术另一目的是上述复合光催化剂在治理染料废水污染中的应用，所述染料废水中染料的浓度不大于70mg/L，优选为不大于30mg/L，复合光催化剂与染料废水的重量体积比为(0.5～2)重量份：1体积份，其光催化降解率可达到90％以上。附图说明图1为催化剂样品的X射线衍射图；图2为催化剂样品的紫外-可见漫反射光谱图；图3为催化剂的光致发光光谱图；图4为催化剂的红外光谱图；图5为催化剂组成对其光催化活性影响图；图6为煅烧温度对催化活性影响图；图7为催化剂的用量对催化活性的影响图；图8为光照时间对光催化降解速率的影响图。具体实施方式下面通过优选的实施方式和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。根据本专利技术的第一方面，提供一种Gd2O3/TiO2复合光催化剂，其由Gd2O3和TiO2经复合而成。为了制备本专利技术的复合光催化剂，按以下步骤进行：步骤1，准备Gd2O3和TiO2。步骤1中，为了制备复合光催化剂，准备Gd2O3和TiO2。使用Gd2O3的量少于TiO2的量。例如按重量份计，Gd2O3的使用量占两种材料的2％至20％，优选Gd2O3的使用量占两种材料的3％至18％，更优选5％至15％2。步骤2，将Gd2O3和TiO2混合在一起，经处理获得Gd2O3/TiO2复合光催化剂。本专利技术中，所述处理包括干燥、研磨。干燥可以在干燥箱中进行，除去可能含有的水分。根据本专利技术，干燥在不高于煅烧温度下进行，例如在干燥箱中进行，或在低于100℃下进行，甚至可以在室温下进行。根据本专利技术，进行干燥而不进行煅烧。所述煅烧一般可是指在400至1000℃，优选450至850℃。然后进行研磨，获得粒径较小并且均匀的颗粒，例如研磨成粉状，最终获得Gd2O3/TiO2复合光催化剂。本专利技术提供的Gd2O3/TiO2复合光催化剂：其紫外-可见漫反射光谱图中，TiO2与不同含量Gd2O3掺杂的TiO2在200nm到800nm响应强度规律表现基本一致，基本在200nm到400nm之间有明显的吸收，在没有掺杂Gd2O3的时候，对紫外光的吸收最低，随着掺杂的Gd2O3的含量增加，对光的吸收有一个先增大后降低的趋势，在Gd2O3为10％的时候对光的吸收效果最好。其红外光谱图中，TiO2与不同含量2Gd2O3掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Gd

【技术特征摘要】
1.一种Gd2O3/TiO2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1，准备Gd2O3和TiO2，
步骤2，将Gd2O3和TiO2混合在一起，经处理获得Gd2O3/TiO2复合光催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，按重量份计，Gd2O3的使用量占两种材料的2％至20％，优选3％至18％。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述处理包括干燥、研磨。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，干燥在低于100℃下进行，优选在室温下进行。


5.根据权利要求1至4之一所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，研磨获得粒径较小并且均匀的颗粒，例如研磨成粉状。


6.根据权利要求1至5之一所述方法制得的复合光催化剂，其特征在于，其紫...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉民，殷榕灿，胡向阳，储陆峰，李慧泉，
申请(专利权)人：阜阳师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34