一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂及其制备方法，所获得的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂能够有效提升电子

【技术实现步骤摘要】
一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化的
，更为详细地说，尤其涉及一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，空气污染物对人类和环境构成的各种威胁，引起了人们高度关注。甲苯(C7H8)是化工生成过程中重要原料和常用溶剂之一，是有机气态污染物的重要组成之一。甲苯的排放不仅严重危害环境安全，造成光化学烟雾等环境问题，而且其已被世界卫生组织WHO确定为致癌物质，严重威胁人体健康。因此，迫切需要一种高效稳定且经济低耗的甲苯降解技术。半导体光催化氧化技术被认为是最有前途的甲苯去除技术之一，因为其可以在温和的条件下利用清洁且可持续的太阳能作为能源输入，将甲苯彻底矿化成CO2和H2O等。
[0003]二氧化钛(TiO2)因其丰富、无毒和化学稳定性而被广泛用作环境修复的光催化剂，具有实际应用的可能性，例如，改性二氧化钛光催化剂应用于墙纸、墙壁涂料和混凝土路面等建筑产品的制造，目的是光催化去除空气污染物(一氧化氮、气态甲醛和苯并
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[a]‑
芘)。然而，广泛应用的二氧化钛在光催化降解挥发性有机物的过程中失活速度快，转化效率低，特别是在芳香烃的降解过程中。这主要是由于甲苯中的苯环具有高度稳定的大π键结构，要破环这一稳定结构需要很强的氧化能力，而TiO2光催化剂中存在电荷分离/转移动力不足的问题，自由基生成不平衡，导致其缺乏足够的深度氧化能力，降低了其商业价值。另一方面，强氧化能力不足会产生未完全氧化的中间产物，中间产物不能有效脱附，积累并占据催化剂表面活性位点，导致二氧化钛失活从而降低了稳定性，因此，除了优化光催化活性外，二氧化钛的耐久性是满足挥发性有机物去除的实际应用需要解决的基本问题。而被誉为“电子陶瓷工业的支柱”的钛酸钡，是铁电物理学和材料学领域具有代表性的研究对象，但因其独特的自发极性在光催化领域也具有重要潜能，其具有较宽的带隙且其价导带位置有利于具有强氧化能力
·
OH的产生。与二氧化钛组合形成异质结构，能促进电荷分离，提高其氧化能力，有利于甲苯彻底矿化，提升其光催化稳定性。
[0004]因此专利技术一种能够有效提高二氧化钛材料光催化活性和稳定性，同时保持充分材料本有的优异性质的新型复合材料，不仅可以改变二氧化钛实际应用中无法稳定应用的格局，还在方法学研究上具有理论意义，使得二氧化钛和钛酸钡材料具有广泛的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1.将液态钛酸四丁酯和液态乙醇胺依次加入到容器中，然后将氯化钡溶于去离子水再加入到上述容器内；
[0007]S2.搅拌上述容器中的混合物，并将容器中的混合物加热处理；
[0008]S3.冷却步骤S2.的反应产物；
[0009]S4.洗涤并干燥步骤S3.所获得的反应产物；
[0010]S5.将经过步骤S4.处理的产物与二氧化钛混合后，通过物理研磨，获得钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂产品。
[0011]进一步，步骤S1.中，钛酸四丁酯和乙醇胺的摩尔比为(1∶30)～(1∶60)，钛酸四丁酯和氯化钡摩尔比为(3∶2)～(2∶3)，液态乙醇胺与去离子水的比例为(2∶1)～(4∶1)。
[0012]进一步，步骤S2.中，搅拌后的混合物混合均匀后，放入烘箱中加热反应，搅拌时长为30～120min；
[0013]进一步，步骤S2.中，烘箱温度设置180～220℃，反应时间为24～48h。
[0014]进一步，步骤S3.中，冷却至室温后静置30～120min。
[0015]进一步，步骤S4.中，采用水和乙醇洗涤反应产物；干燥洗涤后的反应产物的温度为30～80℃，时长为6
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24h。
[0016]进一步，步骤S5.中，经过步骤S4.处理的产物与二氧化钛按照质量比为1:3
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1:1的比例混合；
[0017]进一步，步骤S5.中，采用于玛瑙研钵对混合物进行物理研磨。
[0018]进一步，步骤S5.中，研磨时长大于10min。
[0019]本专利技术还要求保护基于上述方法制备的“一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂”。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)经过实验分析可知，由本专利技术提供的制备方法所获得的钛酸钡与二氧化钛复合光催化剂中，构建异质结加快了界面间的电子传输，电子通过钛酸钡向二氧化钛上转移，从而增强了光催化剂的稳定性，抑制了电子
‑
空穴的复合，加快载流子的迁移，促进了自由基的生成，进而提高了光催化降解甲苯的活性和稳定性。
[0022](2)本专利技术为光催化材料的复合和稳定性提升提供了新的思路，具有广泛的应用前景，且制备方法条件温和，操作简单，利于商业规模化应用。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例1、2、3制备的三种不同质量比(钛酸钡：二氧化钛＝1：3、1:2、1:1)的BaTiO3和TiO2异质结光催化剂与TiO2和BaTiO3的XRD图(XRD为X
‑
ray diffraction的缩写，即X射线衍射TO为二氧化钛，BTO为钛酸钡，T2B1为二氧化钛：钛酸钡＝2:1，T3B1为二氧化钛：钛酸钡＝3:1，T1B1为二氧化钛：钛酸钡＝1:1)；
[0024]图2是本专利技术实施例2制备的1:2的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂与二氧化钛和钛酸钡的XPS全谱图(XPS为X
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ray photoelectron spectroscopy的缩写，即X射线光电子能谱)；
[0025]图3、4和5是本专利技术实施例2制备的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂与二氧化钛和钛酸钡SEM和TEM图(SEM为Scanning Electron Microscope的缩写，即扫描电子显微镜；TEM为Transmission Electron Microscope的缩写，即透射电子显微镜)；
[0026]图6、7是本专利技术实施例2制备的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂与二氧化钛和钛酸钡ESR(
·
O2‑
)和(
·
OH)图；
[0027]图8是本专利技术实施例1、2、3制备的三种不同质量比的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂与二氧化钛和钛酸钡在紫外光条件下对典型挥发性有机污染物甲苯的降解效率图，图9为实施例2制备的钛酸钡复合二氧化钛异质结光催化剂的光催化甲苯降解性能循环测试图。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。
[0029]实施例1：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将液态钛酸四丁酯和液态乙醇胺依次加入到容器中，然后将氯化钡溶于去离子水再加入到上述容器内；S2.搅拌上述容器中的混合物，并将容器中的混合物加热处理；S3.冷却步骤S2.的反应产物；S4.洗涤并干燥步骤S3.所获得的反应产物；S5.将经过步骤S4.处理的产物与二氧化钛混合后，通过物理研磨，获得钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂产品。2.根据权利要求1所述的一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S1.中，钛酸四丁酯和乙醇胺的摩尔比为(1∶30)～(1∶60)。3.根据权利要求1所述的一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2.中，搅拌后的混合物混合均匀后，放入烘箱中加热反应，搅拌时长为30～120min。4.根据权利要求1所述的一种物理研磨形成钛酸钡与二氧化钛异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤S2.中，烘箱温度设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：马浩，周喜，王雪梅，董帆，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：