本发明专利技术涉及一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂、制备方法及其应用，属于光催化剂技术领域。所述光催化剂由B4C和TiO2按照1:(5～100)的质量比组成，且B4C负载在TiO2上；所述TiO2的晶型为锐钛矿型。将B4C分散在以钛酸四丁酯为原料的TiO2前驱体溶液中，混合得到混合体系，然后加水，搅拌直至得到胶体，胶体老化后，干燥，研磨成粉末；将所述粉末煅烧后即可得到所述光催化剂。将所述光催化剂用于对有机废水的处理。由于所述光催化剂可以利用可见光，提高了所述光催化剂的光催化性能，因此能够对有机废水中的有机污染物起到良好的降解作用。废水中的有机污染物起到良好的降解作用。废水中的有机污染物起到良好的降解作用。
【技术实现步骤摘要】
胶体。
[0013](4)老化：将所述胶体静置，得到老化后的胶体。
[0014](5)干燥：将老化后的胶体，干燥，然后研磨成粉末。
[0015](6)煅烧：将所述粉末在400℃～500℃煅烧2h～4h，得到一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂。
[0016]优选，无水乙醇、钛酸四丁酯和冰乙酸的体积比为(3～6):(1.5～3):(1～2)。
[0017]优选，步骤(2)中，B4C粉末的粒径分布为1μm～10μm。
[0018]优选，步骤(2)中，超声震荡处理10min～15min。
[0019]优选，步骤(4)中，将所述胶体在25℃
±
5℃的温度下静置8h～12h。
[0020]优选，步骤(5)中，所述干燥为在90℃～120℃干燥12h～36h。
[0021]一种本专利技术所述的碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的应用，将所述光催化剂用于有机废水的处理。
[0022]优选，所述应用的具体方法为：将所述光催化剂加入至有机废水中，在有光的条件下，搅拌，进行光催化氧化反应。
[0023]更优选，所述有机废水为反渗透浓水，所述有机污染物为异噻唑啉酮类有机污染物。
[0024]更优选，在25℃～45℃的温度下，用1g～4g的所述光催化剂处理1L的有机废水，即所述光催化剂投加量为1g/L～4g/L，所述有机废水中有机污染物的浓度大于0且小于等于200mg/L，反应时间小于等于6h，能够实现对有机废水中有机污染物的去除。
[0025]更优选，所述搅拌的转速为150rpm～200rpm。
[0026]有益效果
[0027]本专利技术提供了一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂，所述光催化剂中掺杂的B4C负载在TiO2上，B4C二十面体的结构在全太阳光谱中表现出强吸收改善了电子传输效果，通过TiO2与B4C形成的不对称的异质结结构增强了载流子分离，提高内核的稳定性与分散性。因此B4C与锐钛矿TiO2之间的界面耦合效应可显著促进光激发电荷分离。本专利技术所述光催化剂与TiO2相比，所述光催化剂在同一紫外光
‑
可见光区域表现出强烈的吸收，表明本专利技术的由B4C改性的TiO2提高了催化剂的可见光吸收，显著提高了光催化性能。且与TiO2相比，本专利技术所述光催化剂具有耐腐蚀、耐高温、高强度、经济性显著等特点，特别适用于有机废水的处理，由于B4C具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好等特点，使所述光催化剂不会造成水体二次污染。
[0028]本专利技术提供了一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，所述方法以钛酸四丁酯为原料，采用溶胶
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凝胶法制备所述光催化剂，B4C粉末被分散到钛酸四丁酯中形成混合体系，在较短的时间内实现分子水平上的均匀掺杂，制备方法简单易操作，原材料易得，成本低。制备方法中超声震荡处理能够使B4C粉末在TiO2前驱体溶液中分散更加均匀，有利于提升制得的光催化剂的光催化性能。
[0029]本专利技术提供了一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的应用，所述光催化剂对有机废水的处理效果好；进一步，所述光催化剂能够在温和的条件下实现对废水中有机污染物的去除，且去除效果好，在波长范围为390nm～780nm光源照射下，温度范围约为25℃～45℃，浓度≤200mg/L的异噻唑啉酮类废水在所述光催化剂投加量为1g/L～4g/L的条件下反应6h
左右，异噻唑啉酮类有机污染物去除率可以达到90％以上，说明所述光催化剂具有良好的光催化性能。
附图说明
[0030]图1为实施例2制得的光催化剂在放大3000倍下的SEM图。
[0031]图2为实施例2制得的光催化剂在放大5000倍下的SEM图。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得或根据文献制备而得。
[0033]实施例1
[0034](1)将60mL的无水乙醇作为溶剂加入到烧杯中进行磁力搅拌，将20mL的钛酸四丁酯缓慢加入至无水乙醇中，在25℃
±
5℃下继续搅拌30min，再加入10mL的冰乙酸，防止水解，搅拌均匀，得到TiO2前驱体溶液。
[0035](2)向TiO2前驱体溶液中加入粒径分布为1μm～10μm的B4C粉末，其中，B4C和TiO2的质量比为1:100，充分搅拌15min；然后放入超声波振荡器中震荡10min，得到混合体系。
[0036](3)向混合体系中缓慢加入6mL的去离子水，搅拌30min，形成胶体，停止搅拌，得到负载有B4C的TiO2胶体。
[0037](4)将负载有B4C的TiO2胶体在25℃
±
5℃下静置10h，得到了灰黑色的老化后的胶体。
[0038](5)将老化后的胶体置于恒温干燥箱中，于120℃干燥12h，取出研磨成粉末。
[0039](6)将所述粉末置于马弗炉中，在500℃下煅烧2h，得到一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂。
[0040]将制得的光催化剂用日本电子株式会社的JSM
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7500F场发射扫描电子显微镜进行形貌表征，测试结果表明，所述光催化剂表现为多面菱形结构。
[0041]实施例2
[0042](1)将60mL的无水乙醇作为溶剂加入到烧杯中进行磁力搅拌，将20mL的钛酸四丁酯缓慢加入至无水乙醇中，在25℃
±
5℃下继续搅拌30min，再加入10mL的冰乙酸，防止水解，搅拌均匀，得到TiO2前驱体溶液。
[0043](2)向TiO2前驱体溶液中加入粒径分布为1μm～10μm的B4C粉末，其中，B4C和TiO2的质量比为1:20，充分搅拌15min；然后放入超声波振荡器中震荡15min；得到混合体系。
[0044](3)向混合体系中缓慢加入6mL的去离子水，搅拌30min，形成胶体，停止搅拌，得到负载有B4C的TiO2胶体。
[0045](4)将负载有B4C的TiO2胶体在25℃
±
5℃下静置12h，得到了灰黑色的老化后的胶体。
[0046](5)将老化后的胶体置于恒温干燥箱中，于90℃干燥36h，取出研磨成粉末。
[0047](6)将所述粉末置于马弗炉中，在400℃下煅烧4h，得到一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂。
[0048]将制得的光催化剂用日本电子株式会社的JSM
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7500F场发射扫描电子显微镜进行
形貌表征，如图1和图2所示，所述光催化剂表现为多面菱形结构。
[0049]实施例3
[0050]与实施例2不同的是，步骤(2)中，B4C和TiO2的质量比为1:15；其余均与实施例2相同；得到一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂。
[0051]将制得的光催化剂用日本电子株式会社的JSM
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7500F场发射扫描电子显微镜进行形貌表征，测试结果表明，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂，其特征在于：所述光催化剂由B4C和TiO2按照1:(5～100)的质量比组成，且B4C负载在TiO2上；所述TiO2的晶型为锐钛矿型。2.一种如权利要求1所述的碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)在搅拌的条件下，向无水乙醇中加入钛酸四丁酯，再加入冰乙酸，以防止钛酸四丁酯水解，在25℃
±
5℃的温度下搅拌均匀，得到TiO2前驱体溶液；(2)向TiO2前驱体溶液中加入B4C粉末，搅拌均匀，再进行超声震荡处理，得到混合体系；(3)向混合体系中加入水，搅拌直至形成胶体，所述胶体为负载有B4C的TiO2胶体；(4)将所述胶体静置，得到老化后的胶体；(5)将老化后的胶体，干燥，然后研磨成粉末；(6)将所述粉末在400℃～500℃煅烧2h～4h，得到一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂。3.根据权利要求2所述的一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于：无水乙醇、钛酸四丁酯和冰乙酸的体积比为(3～6):(1.5～3):(1～2)。4.根据权利要求2所述的一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于：所述B4C粉末的粒径分布为1μm～10μm。5.根据权利要求2所述的一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，超声震荡处理10min～15min；步骤(4)中，将所述胶体在25℃
±
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐熙焱，刘新月，张东翔，郭志仁，孙培芾，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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