一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，该制备方法通过氧化刻蚀处理二氧化钛纳米管以及杂多酸改性复合二氧化钛纳米管，利用溶剂热合成和热处理制备出一种具有高结构稳定性和高催化活性的二氧化钛纳米管催化剂，其在较宽的光响应范围下具有良好的光催化产氢性能。下具有良好的光催化产氢性能。下具有良好的光催化产氢性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法


[0001]本专利技术涉及二氧化钛纳米管以及杂多酸
，特别是涉及一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法。

技术介绍

[0002]二氧化钛纳米管是一种具有有序阵列结构以及良好的光化学稳定性的材料，这使得它在二氧化钛光催化领域中受到研究者们的广泛重视。虽然二氧化钛纳米管的独特结构使它具有较大的比表面积和更强的吸附能力，但它仍然受二氧化钛的固有性质所影响，其仅能吸收紫外光，具有较窄的光响应范围，从而制约了二氧化钛纳米管的发展空间。
[0003]固态酸催化剂因具有强氧化还原性和高催化活性以及绿色环保、不易腐蚀设备、性质稳定等特点，逐渐被应用于各种光电催化研究领域。近年来，有研究学者用固态酸催化剂改性二氧化钛，CN109999834A公开了一种磁性钛纳米管磺酸催化剂及其制备方法与应用，该方法首先合成出一种含铁的磁性钛纳米管，然后通过有机溶剂和硅烷偶联剂处理，得到一种巯基丙基修饰的磁性钛纳米管，再将其超声分散于甲醇溶液并用过氧化氢氧化材料，最终制备出一种磁性钛纳米管磺酸催化剂，其在乙酰丙酸酯类化合物合成方面表现较好的活性以及催化稳定性。但其复杂的合成体系导致材料转化率低，且极易产生副产物污染环境，所以采用一种简便的方法将固态酸催化剂与二氧化钛纳米管结合，并对其改性进而提高二氧化钛纳米管的催化活性仍是具有重要研究意义的。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要目的是解决上述问题，提供一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的制备方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006](1)在磁力搅拌下，将商业二氧化钛纳米管置于硫酸和过氧化氢的混合液中，进行刻蚀处理以使材料表面粗糙化，持续氧化3
‑
6h，然后对其进行洗涤、真空干燥；
[0007](2)在磁力搅拌下，将无水乙醇和杂多酸混合，搅拌10
‑
30min，至形成白色乳浊液，然后加入葡萄糖溶液，持续搅拌5
‑
15min，促进杂多酸进一步溶解，然后再加入步骤(1)所制备的二氧化钛纳米管，并加入0.5mol/L的硫酸调节pH至2，然后超声分散0.5
‑
1h，然后再持续搅拌3
‑
6h，转移至反应釜中进行溶剂热处理，反应结束后，用无水乙醇和去离子水分别洗涤产物，然后过滤、烘干、研磨，备用；
[0008](3)将步骤(2)制备的改性二氧化钛置于管式炉中，然后通入氮气保护并进行煅烧，待冷却到室温后，将产物研磨细碎，即得到一种杂多酸改性的二氧化钛纳米管材料。
[0009]优选地，步骤(1)中所述的盐酸浓度为1
‑
5mol/L，盐酸和和过氧化氢的体积比为(0.5
‑
2):1。
[0010]优选地，步骤(2)所述的杂多酸为磷钼酸、磷钨酸、磷钒酸或磷铁酸中的一种或几种。
[0011]优选地，步骤(2)所述的杂多酸和无水乙醇的质量体积比为1g:(5
‑
20)mL。
[0012]优选地，步骤(2)所述的葡萄糖溶液的质量分数为20％，其中杂多酸、葡萄糖和二氧化钛纳米管的质量体积比为(0.5
‑
1)g:(10
‑
20)mL:(3
‑
5)g。
[0013]优选地，步骤(2)所述的溶剂热反应为在150
‑
200℃下加热12
‑
24h。
[0014]优选地，步骤(3)所述的煅烧为以2℃/min的升温速率升温至250℃煅烧1h，然后继续以2℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
[0016](1)本专利技术提供了一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，该方法具有操作简便，成本低廉，对设备要求低、损害小以及绿色环保等特点。
[0017](2)本专利技术制备的材料是一种由杂多酸改性的二氧化钛纳米管，由于杂多酸具有金属含氧簇结构，这使得它具有类似半导体的优异的电子和质子转移
‑
贮藏能力，其与二氧化钛协同合作，为光催化反应的进行提供了更多的反应活性位点与传输路径，并且扩大了二氧化钛纳米管的光吸收范围。
[0018](3)本专利技术制备的杂多酸改性的二氧化钛纳米管材料在合成过程中采用葡萄糖助剂参与合成，利用葡萄糖水解交联产生的羟基官能团对刻蚀化后的二氧化钛和杂多酸进行吸附，进而增加了杂多酸和二氧化钛复合的结构稳定性，使其更好地发挥出材料的光催化性能。
附图说明
[0019]图1为实施例1和对比例1所制备材料的X射线衍射光谱图。
[0020]图2为实施例1
‑
2和对比例1所制备材料的紫外
‑
可见漫反射光谱图。
具体实施方式
[0021]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特征及其优点，通过以下实施例以及对比例来进一步阐述。
[0022]实施例1
[0023]一种基于磷钼酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，具体步骤如下：
[0024](1)在磁力搅拌下，将4g商业二氧化钛置于10mL,3mol/L硫酸和10mL过氧化氢的混合液中进行刻蚀处理以使材料表面粗糙化，持续氧化6h，然后对其进行洗涤、真空干燥；
[0025](2)在磁力搅拌下，将15mL无水乙醇和1g磷钼酸混合搅拌30min，至形成白色乳浊液，然后加入15mL,20％的葡萄糖溶液，持续搅拌10min，促进杂多酸进一步溶解，然后再加入步骤(1)所制备的4g二氧化钛纳米管，并加入0.5mol/L的硫酸调节pH至2，然后超声分散1h，然后再持续搅拌5h，转移至反应釜中进行溶剂热处理，反应结束后，用无水乙醇和去离子水分别洗涤产物，然后过滤、烘干、研磨，备用；
[0026](3)将步骤(2)所制备的改性二氧化钛置于管式炉中，通入氮气并以2℃/min的升温速率升温至250℃，煅烧1h，然后继续以2℃/min的升温速率升温至500℃煅烧3h，冷却到室温后，将产物研磨细碎，备用，即得到一种杂多酸改性的二氧化钛纳米管材料。
[0027]实施例2
[0028]一种基于磷钨酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，具体步骤如下：
[0029](1)在磁力搅拌下，将4g商业二氧化钛置于10mL,3mol/L硫酸和10mL过氧化氢的混合液中进行刻蚀处理以使材料表面粗糙化，持续氧化6h，然后对其进行洗涤、真空干燥；
[0030](2)在磁力搅拌下，将15mL无水乙醇和0.5g磷钨酸混合搅拌30min，至形成白色乳浊液，然后加入15mL,20％的葡萄糖溶液，持续搅拌10min，促进杂多酸进一步溶解，然后再加入步骤(1)所制备的3g二氧化钛纳米管，并加入0.5mol/L的硫酸调节pH至2，然后超声分散1h，然后再持续搅拌5h，转移至反应釜中进行溶剂热处理，反应结束后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)在磁力搅拌下，将商业二氧化钛纳米管置于硫酸和过氧化氢的混合液中，进行刻蚀处理以使材料表面粗糙化，持续氧化3
‑
6h，然后对其进行洗涤、真空干燥；(2)在磁力搅拌下，将无水乙醇和杂多酸混合，搅拌10
‑
30min，至形成白色乳浊液，然后加入葡萄糖溶液，持续搅拌5
‑
15min，促进杂多酸进一步溶解，然后再加入步骤(1)所制备的二氧化钛纳米管，并加入0.5mol/L的硫酸调节pH至2，然后超声分散0.5
‑
1h，然后再持续搅拌3
‑
6h，转移至反应釜中进行溶剂热处理，反应结束后，用无水乙醇和去离子水分别洗涤产物，然后过滤、烘干、研磨，备用；(3)将步骤(2)制备的改性二氧化钛置于管式炉中，然后通入氮气保护并进行煅烧，待冷却到室温后，将产物研磨细碎，即得到一种杂多酸改性的二氧化钛纳米管材料。2.根据权利要求1所述的一种基于杂多酸改性二氧化钛纳米管的光催化活性的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的盐酸浓度为1
‑
5mol/L，盐酸和和过氧化氢的体积比为(0.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡小冰，
申请(专利权)人：东阳久泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：