【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化降解有机物，具体涉及一种过氧基配位多氧空位tio2的制备方法，及其在光催化降解水中有机污染物的应用。
技术介绍
1、随着科技的发展，环境污染和资源短缺等问题越来越受到人们的重视，由于工业化规模的扩大，水污染问题愈加严重，淡水资源的污染问题更是危害到了人类的健康。传统净水方法是利用紫外线、臭氧、氯化处理等，但是这些方法会产生含有毒性的副产物。因此，目前迫切需要对环境和人体无害的净水方法。与传统水处理技术相比，光催化氧化降解技术无需高温、高压等高耗能条件，物料投入少、无二次污染，并且可以利用取之不尽的太阳能来驱动反应，是具有广阔发展前景的太阳能化学利用技术。在各种半导体光催化剂中，使用tio2将太阳能转换成化学能的技术是主要的研究方向之一，tio2具有无毒、超强的紫外光催化活性、高化学稳定性以及高耐光腐蚀性等优点。
2、tio2的光催化性能在很大程度上取决于它的光学和电学性能，而这些性能通常由缺陷和晶体结构决定，已经有研究表明，诱导材料中的缺陷产生是提升tio2的光催化性能的一种有效方法。本质上，缺陷是晶体材料中原子或分子的完美周期性排列被破坏的地方，不可避免地存在于所有光催化材料中，并且经常会引起光催化性能的显著改变。人们普遍认为，tio2的物理化学性质能够大幅度影响它的光催化活性，尤其是它的表面或体相缺陷。缺陷可以有效调整tio2等半导体的电子带结构和表面形貌，从而提高tio2的载流子浓度，促进光生载流子分离，同时增强它的光吸收能力。
3、各种缺陷中，被研究最多的是表面氧空位缺陷（su
4、基于以上所述，tio2的表面氧空位缺陷能够直接影响其光催化性能已被广泛研究和应用。但是，调控tio2表面氧空位化学状态的研究仍然较少。本专利技术通过化学吸附和表面修饰手段调控氧缺陷tio2的表面化学状态可显著提升氧缺陷tio2的可见光光催化降解性能。
技术实现思路
1、本专利技术针对过氧基配位修饰氧缺陷tio2开展研究工作，通过简单的沉淀法与低温处理相结合，以硫酸氧钛为钛源合成了具有大量表面氧空位缺陷的tio2，然后使用h2o2对其进行热浸渍处理，改变其表面化学状态，成功地通过配位修饰增加了表面氧空位缺陷数量，促进了光生载流子的分离，并形成了过氧基配位的窄禁带低价带氧缺陷tio2，显著增强了氧缺陷tio2的可见光光催化降解活性。
2、本专利技术包括如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种过氧基配位多氧空位tio2的制备方法，包括以下步骤：
4、(s1)硫酸氧钛和分散剂溶于水中形成钛前驱体，所述分散剂为2-乙基己基硫酸酯钠盐和聚多元醇的复配，前驱体水热反应，分离沉淀，低温煅烧，得到硫酸根配位的氧缺陷tio2；
5、(s2)步骤(s1)所得硫酸根配位的氧缺陷tio2与双氧水混合，密封，水浴条件进行氧化处理，分离沉淀，洗涤，干燥得到产物过氧基配位多氧空位tio2。
6、优选地，步骤(s1)中，所述分散剂为2-乙基己基硫酸酯钠盐和聚乙二醇按照质量比1:3-5的复配，分散剂加入量是硫酸氧钛质量的6-10wt%；更优选地，所述聚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种，优选为数均分子量400-800的聚乙二醇。专利技术人预料不到地发现，以上述复配的分散剂，所制得的硫酸根配位的氧缺陷tio2微观形貌更加均匀，粒径分散性好，更有利于催化性能的发挥。但聚多元醇的分子量不易过高，因为本专利技术为低温煅烧过程，过长的高分子链在煅烧过程不易处理。以聚乙二醇为例，其数均分子量不易超过800 g/mol。
7、优选地，步骤(s1)中，水的用量是硫酸氧钛质量的6-10倍，比如8倍；水热反应温度为70-90℃，反应时间4-6h，低温煅烧温度是100-150℃，优选120-150℃，煅烧时间8-12h。本专利技术煅烧温度较低，在150℃以下，目的是尽量多的保留硫酸根配位的氧空位结构以及更多的晶格缺陷。
8、本专利技术中，分离沉淀没有特别的限定，只要能将固体产物分离出即可，比如抽滤，离心。
9、优选地，步骤(s2)中，双氧水h2o2质量浓度为30-35wt%，比如31%、32%、33%或者34%；氧化时间2-4h，硫酸根配位的氧缺陷tio2与双氧水的用量比例没有特别的限定，在本专利技术一个优选实施方式中，硫酸根配位的氧缺陷tio2与双氧水的用量比例为1g：30-50ml。
10、优选地，步骤(s2)中，水浴反应温度为70-90℃，所述洗涤是蒸馏水分3-5次洗涤，至基本接近中性即可(ph=6.5-7.5)；所述干燥是70-90℃烘干，或者60-70℃真空干燥。
11、经过本专利技术上述制备方法制得的过氧基配位多氧空位tio2，经过特定复配的分散剂存在下首先制得硫酸根配位的氧缺陷tio2，之后用h2o2处理，通过对配位硫酸根和表面羟基的取代，使得氧缺陷tio2的表面形成了过氧基配位结构，同时表面氧空位缺陷显著增加。过氧基配位及其对带隙中杂质态的调控作用显著缩减了氧缺陷tio2的禁带宽度并降低了价带位置，形成了窄禁带低价带多氧空位的氧缺陷tio2，这显著拓展了光响应范围并增强了光生空穴的氧化能力。另外，增加的氧空位和过氧基的强吸电子效应有效促进了光生载流子的分离，极大地提高了氧缺陷tio2在可见光下对苯酚的光催化降解活性，使其对苯酚的降解率达到90%以上，优选实施例可以达到97%以上，并且经过十次循环，催化降解有机污染物能力基本没有下降。
12、本专利技术提供一种根据上述制备方法制得的过氧基配位多氧空位tio2在光催化降解水中有机污染物的应用。
13、优选地，所述有机污染物为苯酚、罗丹明b中的至少一种，有机污染物在水中的浓度为10-100 mg/l，过氧基配位多氧空位tio2的加入量是50-300 mg/l，优选100-200 mg/l。
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1.一种过氧基配位多氧空位TiO2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述分散剂为2-乙基己基硫酸酯钠盐和聚乙二醇按照质量比1:3-5的复配，分散剂加入量是硫酸氧钛质量的6-10wt%。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇为数均分子量400-800的聚乙二醇。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中，水的用量是硫酸氧钛质量的6-10倍；水热反应温度为70-90℃，反应时间4-6h，低温煅烧温度是120-150℃，煅烧时间8-12h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)中，双氧水H2O2质量浓度为30-35wt%，氧化时间2-4h，硫酸根配位的氧缺陷TiO2与双氧水的用量比例为1g：30-50mL。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)中，水浴条件处理
8.权利要求1-7任一项所述制备方法制得的过氧基配位多氧空位TiO2在光催化降解水中有机污染物的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述有机污染物为苯酚、罗丹明B中的至少一种，有机污染物在水中的浓度为10-100 mg/L，过氧基配位多氧空位TiO2的加入量是50-300 mg/L。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，过氧基配位多氧空位TiO2的加入量为100-200 mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种过氧基配位多氧空位tio2的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(s1)中，所述分散剂为2-乙基己基硫酸酯钠盐和聚乙二醇按照质量比1:3-5的复配，分散剂加入量是硫酸氧钛质量的6-10wt%。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚多元醇为数均分子量400-800的聚乙二醇。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(s1)中，水的用量是硫酸氧钛质量的6-10倍；水热反应温度为70-90℃，反应时间4-6h，低温煅烧温度是120-150℃，煅烧时间8-12h。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丽莎，刘聚明，阿山，侯泽彬，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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