本发明专利技术属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种可用于催化降解水中有机物能利用太阳光的纳米非晶态光催化剂。本发明专利技术的技术方案为：一种可利用太阳光的纳米非晶态光催化剂，该催化剂是一种同时含有B、C、N、Ti以及O五种元素组成的纳米非晶态光催化剂。本发明专利技术具有制备工艺简单、反应条件温和，降解效率高、选择性好等优点，与同种方法合成的锐钛矿相得TiO2相比，该催化剂在模拟太阳光下对偶氮类染料的溶液光催化降解效率大大提高了。
Nano amorphous photocatalyst capable of utilizing sunlight and preparation method thereof
The invention belongs to the technical field of photocatalyst, in particular to a nano amorphous photocatalyst which can catalyze the degradation of organic substances in water and utilize sunlight. The technical proposal of the invention is that a nanometer amorphous photocatalyst can be utilized by sunlight, and the catalyst is a nano amorphous photocatalyst composed of five elements including B, C, N, Ti and O. The invention has simple preparation process, mild reaction conditions, has the advantages of high degradation rate and good selectivity, and the same method of synthesis of anatase TiO2 compared to the catalyst under simulated sunlight photocatalytic degradation efficiency of azo dyes is greatly improved.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化剂
，尤其涉及一种可用于催化降解水中有机物能利用太阳光的纳米非晶态光催化剂。
技术介绍
光催化氧化技术是一项新兴的环境污染治理技术，自1972年Fujishima等发现水在TW2单晶电极上的光致分解反应后，半导体金属氧化物TW2因其具有优异的光电特性、化学性质稳定、无毒和能有效去水中的污染物而成为解决能源和环境问题的理想材料，并引起了各国研究者极大的兴趣。但是，TiO2光催化技术最大的缺点是TiO2的禁带宽度是3. 2 eV，只有在紫外光条件下才能激发。这使得光催化剂TiO2难以大规模推广使用；能够实现利用可见光作为激发光源对T^2的实用化具有重大意义。采用非金属N 替换TW2中少量的晶格氧能使其不仅具有可见光活性而且还不损失其紫外光活性以来，C、 N、S等非金属掺杂型TW2光催化剂迅速引起了国内外学者的广泛关注和研究，并被誉为第二代光催化材料。非金属元素掺杂改性TW2可见光催化研究主要包括单一元素掺杂、多元素共掺杂以及非金属和金属元素的共掺杂等。以上对TiO2光催化性能的掺杂改性研究均属于晶态光催化领域，即对TiA的改性研究均保持了 TiA原有的晶体结构，且对可见光的利用率低，特别是在太阳光辐射条件下对水中生物染料的降解效率更低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供了，利用羟基钛和类石墨结构的BCN材料复合成一种非晶态纳米化合物，其对水中生物染料的降解效率高，可多次重复利用，并且与本专利技术最相近的实现方案研究还未见报道。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为一种可利用太阳光的纳米非晶态光催化剂，该催化剂是一种B、C、N、Ti以及0五种元素组成的纳米非晶态光催化剂。一种可利用太阳光的纳米非晶态光催化剂的制备方法，将类石墨结构的BCN材料与羟基钛按质量比例为0. 005-1. 0置于马弗炉中400-1000°C温度下退火1_5小时，即可得到本专利技术的一种可利用太阳光的纳米非晶光催化剂。本专利技术所述的类石墨结构的BCN材料的制备方法为将一种胺的化合物和硼的化合物按质量比为1-20的比例充分研磨后，在马弗炉中200-800°C温度下退火1-6小时，之后再在氮气保护下在600-1200°C温度下退火5-30分钟，即可制得类石墨结构的BCN材料。本专利技术所述胺的化合物为三聚氰胺、氨基腈或碳酰胺。本专利技术所述硼的化合物为硼酸、三氮化硼或硼酸铵。本专利技术所述羟基钛的制备方法为=TiCl4和双氧水通过共沉淀法制备羟基钛，共沉淀法取配制好的0. 1-0. 5M的TiCl4溶液于三颈烧瓶中，用冰水浴降至10°C以下，再滴加浓度为30%的双氧水，之后再滴加25%的浓氨水，至pH为10止，于常温条件下水解获得淡黄色的纳米羟基钛。本专利技术所述羟基钛的制备方法为用工业TiA粉体为原料，利用溶胶凝胶法制备纳米级羟基钛。溶胶-凝胶法把工业TiO2粉体加入无机酸溶液中，在0 10(TC下搅拌 10 60小时，无机酸选自HC1、HN03、/，摩尔比0. 01 1. 6 ；静置陈化5 40小时，得到透明羟基钛溶胶，再在50-80下干燥，即可得到羟基钛粉体。该方法工艺简单，成本低廉，易于实现工业化大规模。本专利技术所述类石墨结构的BCN材料与纳米羟基钛的质量比例优选为 0. 01-0. 1。本专利技术所述胺的化合物和硼的化合物质量比优选为2-10。本专利技术的有益效果是本专利技术具有制备工艺简单、反应条件温和，降解效率高、选择性好等优点，与同种方法合成的TiO2相比，该催化剂在模拟太阳光下对酸性橙7的溶液光催化降解效率大大提高了。附图说明附图1是本专利技术实施例1与TiO2对浓度为250 mg/L酸性橙7的降解效果对比图。附图2是本专利技术实施例1中所合成的类石墨结构的BCN、锐钛矿型的TiO2、纳米非晶态光催化剂的XRD谱图。附图3是本专利技术实施例2制得的催化剂与TW2在模拟太阳光下用于亚甲基蓝的降解对比图。具体实施例方式实施例1:将三聚氰胺和硼酸按质量比为6:1的比例充分研磨，之后再在马弗炉中300°C温度下退化3小时，再在900°C的氮气保护条件下退火15分钟，制得类石墨结构的BCN材料。取配制好的0. IM的TiCl4溶液200ml于三颈烧瓶中，用冰水浴降至10°C以下，再滴加浓度为 30%的双氧水30ml，之后再滴加25%的浓氨水，至pH为10止，于常温条件下水解获得淡黄色的纳米羟基钛，将合成的部分羟基钛于400°C下退火2小时后得到锐钛矿型的TiO2，其XRD 谱图见附图2。将制备的纳米羟基钛和类石墨结构的BCN材料按质量比10:1充分混合、研磨后，于400°C下退火2小时，即可得到一种新型的可利用太阳光的纳米非晶态光催化剂。 将该催化剂在模拟太阳光下用于降解酸性橙7，降解率80分钟可达90%以上，效果见附图 1，附图2是本专利技术实施例1中所合成的类石墨结构的BCN、锐钛矿型的TiO2、纳米非晶态光催化剂的XRD谱图。实施例2:将氨基腈和硼酸按质量比为6:1的比例充分研磨，之后再在马弗炉中300°C温度下退化3小时，再在700°C的氮气保护条件下退火20分钟，制得类石墨结构的BCN材料。把5克 TiO2粉体加入100毫升4M的盐酸中，在60°C下搅拌15小时，静置陈化10小时，得到透明羟基钛溶胶。在80°C下干燥，即可得到纳米羟基钛粉体。将制备的纳米羟基钛和类石墨结构的BCN材料按质量比10:0. 3充分混合、研磨后，于400°C下退火3小时，即可得到一种新型的可利用太阳光的纳米非晶光催化剂。将该催化剂在模拟太阳光下用于亚甲基蓝，降解率30分钟可达90%以上，效果见附图3。实施例3:将三聚氰胺和三氮化硼按质量比为3:1的比例充分研磨，之后再在马弗炉中300°C温度下退化3小时，再在1000°C的氮气保护条件下退火10分钟，制得类石墨结构的BCN材料。 取配制好的0. IM的TiCl4溶液200ml于三颈烧瓶中，用冰水浴降至10°C以下，再滴加浓度为30%的双氧水30ml，之后再滴加25%的浓氨水，至pH为10止，于常温条件下水解获得淡黄色的纳米羟基钛。将制备的纳米羟基钛和类石墨结构的BCN材料按质量比10:0. 5充分混合、研磨后，于400°C下退火2小时，即可得到一种新型的可利用太阳光的纳米非晶光催化剂。将该催化剂在模拟太阳光下用于亚甲基蓝，降解率70分钟可达95%以上。实施例4 将碳酰胺和硼酸按质量比为4:1的比例充分研磨，之后再在马弗炉中300°C温度下退化5小时，再在800°C的氮气保护条件下退火15分钟，制得类石墨结构的BCN材料。把5克 TiO2粉体加入100毫升4M的硝酸中，在40°C下搅拌10小时，静置陈化15小时，得到透明羟基钛溶胶。在70°C下干燥，即可得到纳米羟基钛粉体。将制备的纳米羟基钛和类石墨结构的BCN材料按质量比10:0. 2充分混合、研磨后，于500°C下退火2小时，即可得到一种新型的可利用太阳光的纳米非晶光催化剂。将该催化剂在模拟太阳光下用于亚甲基蓝，降解率50分钟可达95%以上。实施例5:将三聚氰胺和硼酸铵按质量比为1:1的比例充分研磨，之后再在马弗炉中300°c温度下退化3小时，再在900°C的氮气保护条件下退火15分钟，制得类石墨结构的BCN材料。 取配制好的0. IM的Ti本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种可利用太阳光的纳米非晶态光催化剂，其特征在于：该催化剂是一种同时Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｔｉ以及Ｏ五种元素组成的纳米非晶态光催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张玲，李玲，李曦峰，张永芳，国伟林，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88
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