一种铕掺杂多孔TiO制造技术

本发明专利技术涉及光催化脱硫技术领域，且公开了一种铕掺杂多孔TiO

【技术实现步骤摘要】
一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2纳米花光催化降解材料及制法
本专利技术涉及光催化降解材料
，具体为一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2纳米花光催化降解材料及制法。
技术介绍
纳米氧化铈作为稀土氧化物中的一员，具有独特的光、电和磁性，被广泛应用于发光材料、紫外吸收材料和电子陶瓷等领域，成为研究热点，同时氧化铈具有良好的储放氧能力，可以提供良好的电子转移轨道，使得其在光催化降解有机污染物领域有着较大的研究意义，传统的氧化铈比表面积较小，对光能的接受效率不足，而且较小的比表面积导致其与罗丹明B、甲基橙等有机污染物的反应接触面积较小，不足以发挥出氧化铈优异的光催化性能，因此需要对氧化铈进行形貌改进，提高比表面积，加大氧化铈的光能利用率和与反应物的接触面积，从而提高其光催化降解性能。二氧化钛具有无毒、难溶和高活性等优点，在光催化降解有机污染物淋雨展现出巨大的应用前景，但是传统的二氧化钛比表面积较小，太阳光利用率低，光生电子和空穴对容易复合等众多缺点，使得其在光催化降解有机物领域的应用受到了较大程度的限制，因此需要对二氧化钛进行改性，如杂原子掺杂、与其他半导体如氧化铈等形成异质结型复合光催化剂，拓宽二氧化钛吸收光谱范围，抑制光生电子和空穴的复合，使其充分利用太阳能，同时利用氧化铈良好的储放氧能力，提高光催化剂的结构稳定性，增强复合材料的氧化还原能力，提高了二氧化钛的光催化降解罗丹明B、甲基橙等有机污染物的活性。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料及制法，解决了二氧化钛光催化降解性能较差的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，所述铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料制备方法包括以下步骤：(1)向圆底烧瓶中加入去离子水、硫酸钛和硝酸铕，搅拌均匀后转移至反应釜内，置于烘箱中，在160-200℃下反应45-60h，产物冷却后洗涤并干燥，得到铕掺杂二氧化钛纳米晶；(2)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂二氧化钛纳米晶和水合肼溶液，磁力搅拌均匀后转移到反应釜中，在140-160℃下反应45-60h，产物洗涤并干燥后转移至管式炉中，在420-460℃下煅烧2-6h，得到铕掺杂多孔二氧化钛；(3)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂多孔二氧化钛、三氯化铈和氯酸钾，搅拌后加入N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀后转移至反应釜中，置于烘箱内，在160-200℃下反应2-6h，产物离心、洗涤并干燥，得到铕掺杂多孔TiO2负载CeO2纳米花光催化降解材料。优选的，所述步骤(1)中的烘箱装置包括电机，电机与转轴活动连接，转轴固定连接有导轮，导轮与转轮活动连接，转轮固定连接有固定杆，固定杆与细转轴固定连接，细转轴固定连接有烘箱内槽，烘箱装置内部设置有加热器。优选的，所述步骤(1)中的硫酸钛和硝酸铕的质量比为100:2-4。优选的，所述步骤(2)中的铕掺杂二氧化钛纳米晶和N2H4的质量比为10:36-40。优选的，所述步骤(3)中的铕掺杂多孔二氧化钛、三氯化铈、氯酸钾、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为100:6-12:1.2-2.4:14-28。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下实验原理和有益技术效果：该一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，以硫酸钛为钛源，硝酸铕为铕源，水热合成了铕掺杂二氧化钛纳米晶，铕以正三价的形式掺杂进二氧化钛晶格中，代替晶格中的正四价钛，使得二氧化钛晶格中缺少一个电子，为了使电价平衡，在其邻位形成氧空位，并在禁带底部形成附加能级，使得其只需要很少的能量就能捕获价带中的电子，减小了二氧化钛的禁带范围，拓宽了吸收光谱范围，从而有效地提高了二氧化钛的光催化活性，水合肼电离出的氢氧根负离子，与铕掺杂二氧化钛纳米晶中的钛原子和氧原子反应，生成了钛羟基HTiO3-，随后，钛羟基穿过晶粒表面向外部扩散，同时这些被穿透的位点附近产生反方向的空位流，与钛羟基流动相互平衡，钛羟基与空位的迁移导致了二氧化钛内部形成大量孔道结构和蜂窝状结构，最终形成了铕掺杂多孔二氧化钛，大大提高了二氧化钛的比表面积，不仅提高了二氧化钛对光能的利用率，同时增加了二氧化钛与反应物罗丹明B、甲基橙等有机污染物的反应接触面积，有效地提高了二氧化钛的光催化活性。该一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，水热法合成氧化铈纳米花过程中，N,N-二甲基甲酰胺受热分解，生成甲酸和二甲基胺，甲酸与一部分三价铈离子反应生成甲酸铈，另一部分铈离子直接被氧化生成氧化铈，甲酸铈和氧化铈生成的核自组装并逐渐聚集，随着水热反应的进行，甲酸铈逐渐被氯酸钾氧化成氧化铈，最终形成了氧化铈纳米花，并均匀负载到铕掺杂多孔二氧化钛的表面，该纳米花状结构拥有较大的比表面积，可以有效提高氧化铈对光能的利用率，增加了氧化铈与反应物罗丹明B、甲基橙等有机污染物的反应位点，从而提高了氧化铈的光催化活性。该一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，利用氧化铈和二氧化钛形成独特的异质结结构，氧化铈与二氧化钛复合后，在受到光辐射时，氧化铈和二氧化钛受到激发，产生电子和空穴，由于氧化铈的导带高于二氧化钛，氧化铈的光生电子可以快速从导带上转移到二氧化钛的导带上，而二氧化钛的空穴会迁移到氧化铈的价带上，大大降低了光生电子和空穴的复合率，空穴与水分子以及有机污染物反应生成羟基自由基、二氧化碳和水，而电子可以与氧气发生反应生成强氧化性的超氧自由基和羟基自由基等，将罗丹明B、甲基橙等有机污染物氧化成二氧化碳和水，从而达到降解罗丹明B、甲基橙等有机污染物的目的。附图说明图1是超声仪装置结构示意图；图2是导轮局部结构示意图。1-超声仪装置；2-电机；3-转轴；4-导轮；5-转轮；6-搅拌杆；7-超声发射器；8-显示器。实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，制备方法包括以下步骤：(1)向圆底烧瓶中加入去离子水、硫酸钛和硝酸铕，其中硫酸钛和硝酸铕的质量比为100:2-4，搅拌均匀后转移至反应釜内，置于烘箱中，烘箱装置包括电机，电机与转轴活动连接，转轴固定连接有导轮，导轮与转轮活动连接，转轮固定连接有固定杆，固定杆与细转轴固定连接，细转轴固定连接有烘箱内槽，烘箱装置内部设置有加热器，在160-200℃下反应45-60h，产物冷却后洗涤并干燥，得到铕掺杂二氧化钛纳米晶；(2)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂二氧化钛纳米晶和水合肼溶液，其中铕掺杂二氧化钛纳米晶和N2H4的质量比为10:36-40，磁力搅拌均匀后转移到反应釜中，在140-160℃下反应45-60h，产物洗涤并干燥后转移至管式炉中，在420-460℃下煅烧2-6h，得到铕掺杂多孔二氧化钛；(3)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂多孔二氧化钛、三氯化铈和氯酸钾，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铕掺杂多孔TiO

【技术特征摘要】
1.一种铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料，其特征在于：所述铕掺杂多孔TiO2负载CeO2光催化降解材料制备方法包括以下步骤：
(1)向去离子水溶剂中加入硫酸钛和硝酸铕，搅拌均匀后转移至反应釜内，置于烘箱中，在160-200℃下反应45-60h，产物冷却后洗涤并干燥，得到铕掺杂二氧化钛纳米晶；
(2)向去离子水中加入铕掺杂二氧化钛纳米晶和水合肼溶液，磁力搅拌均匀后转移到反应釜中，在140-160℃下反应45-60h，产物洗涤并干燥后转移至管式炉中，在420-460℃下煅烧2-6h，得到铕掺杂多孔二氧化钛；
(3)向去离子水溶剂中加入铕掺杂多孔二氧化钛、三氯化铈和氯酸钾，搅拌后加入N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀后转移至反应釜中，置于烘箱内，在160-200℃下反应2-6h，产物离心、洗涤并干燥，得到铕掺杂多孔TiO2负载CeO2纳米花光催化降解材料。


2.根据权利要求1所述的一种铕掺杂多孔TiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红兰，
申请(专利权)人：张红兰，
类型：发明
国别省市：北京;11