本发明专利技术提供一种改性TiO2光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：聚苯乙烯乳液的制备；Fe3O4颗粒的制备；溶胶-凝胶法制备聚苯乙烯(PS)改性TiO2；制备功能性TiO2。本发明专利技术的效果是该方法制备的多孔TiO2以聚苯乙烯为模板，对废旧泡沫塑料进行二次利用，制备出高比表面积的PS改性TiO2光催化剂，体现了资源的无害化处理方式，成本低廉、经济，操作简单。在PS改性基础上，通过引入Fe3O4，使得催化剂吸收波长红移，提高了太阳光利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种改性T^2光催化剂的制备方法。
技术介绍
在一定条件下，TiO2光催化剂具有很强的氧化能力，可对有毒有机物实现降解；并且无毒、无害、无腐蚀性，是一种极具广阔应用前景的绿色环境治理技术。但是TiO2在光催化降解有机物中也存在量子效率低，太阳能利用率低的问题，仅能吸收利用太阳光中波长小于380mn的紫外光。这些问题限制了其实际应用。为了提高TiO2的光量子效率以及回收问题，最近几年，众多的研究人员开始致力于研究多孔氧化钛，通过将TW2光催化剂制成多孔状，增大比表面积，来达到提高其光催化活性的目的。溶胶-凝胶法合成多孔TiO2，是利用所谓模板生长机制，以不同类型的模板剂， 如表面活性剂，所形成的超分子自聚体为模板，通过溶胶-凝胶过程，在无机物与有机物之间的界面定向引导作用下自组装成多孔材料。溶胶经蒸发干燥转变为干凝胶，最后采用萃取或焙烧的方法脱除模板，从而形成具有大比表面积的多孔Ti02。同时，由于TiA禁带宽度为3. &V，其吸收波长的阈值为387nm，只在紫外光下有响应，而太阳光中紫外光不到5%，导致太阳光的利用率较低。为了更有效的利用太阳光，解决TW2在可见光下不响应的问题，研究者发现，Fe3O4的引入使得催化剂吸收边发生红移。 这样既有效的实现了资源的再利用，提高了太阳光利用率，又保护了环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性TiO2光催化剂的制备方法，通过将聚苯乙烯(PS) 作为模板剂，高温下分解，在原来的位置产生孔道结构，从而提高催化剂的比表面积，进而改善其光催化活性；通过引入!^3O4，使催化剂的吸收边发生红移，提高了催化剂在太阳光下的催化性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种改性TiO2光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)聚苯乙烯乳液的制备将0. 4g 一次性快餐盒废旧泡沫塑料溶于装有25mL丙酮的烧杯中，待溶解后过滤，形成聚苯乙烯乳液，静置备用；(2) !^e3O4 颗粒的制备称取 FeSO4 ·7Η20 3. 475g 和 (SO4) 3 ·9Η205· 62g，溶于装有 250mL去离子水的烧杯中，机械搅拌并升温至55°C左右，滴加2mol/L的NaOH溶液得到黑色沉淀物，将混合液的PH值调至10 12，将混合液再升温至60°C 70°C，继续恒温搅拌Mi 左右，利用永磁体进行磁力沉降，将得到的沉淀物多次水洗，烘干待用；(3)溶胶-凝胶法制备PS改性TW2 以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，取体积比为1 1的钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形漏斗中，充分混合，形成A溶液备用；将步骤(1)中得到的聚苯乙烯乳液以及体积为5 1 1的无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水，共同置于500mL烧杯中，将混合液混合均勻，形成B溶液，其中无水乙醇与步骤(2)中的无水乙醇体积比为1 1 ；再将A溶液缓慢滴加到B溶液中，充分搅拌得到复合溶胶， 继续搅拌直至形成凝胶，凝胶陈化时间为他以上，在110°C温度下烘12h以上，形成黄色晶体颗粒，在350°C 650°C下，置在马弗炉中烧结，烧结0.证 证，取出后研磨、粉碎、过筛即得PS改性TW2催化剂；(4)制备功能性TiA 将步骤O)中制备的I^e3O4粉体按照摩尔比为Fe Ti = 7%的量加入步骤(3)得到的B溶液中，形成C混合液；再将步骤(3)中得到的A溶液缓慢滴加到C混合液中，充分搅拌得到复合溶胶，继续搅拌直至形成凝胶，凝胶陈化时间为他以上，在110°C温度下烘12h以上，形成深褐色晶体颗粒，在350°C 650°C下，置在马弗炉中烧结，烧结0.证 证，取出后研磨、粉碎、过筛即得功能性TW2催化剂。本专利技术的效果是该方法制备的TiO2有如下的优点⑴以聚苯乙烯为模板，对废旧塑料泡沫进行二次利用，制备出高比表面积的PS改性TiO2光催化剂，体现了资源的无害化处理方式，成本低廉、经济，操作简单；( 在PS改性基础上，引入!^e3O4，使得催化剂吸收波长红移，提高了太阳光利用率；C3)具体的应用中仍可对其表面进一步改性。由于改性 TiO2的上述优良特性，在光催化氧化降解有机污染物方面有较好的降解效果。附图说明图1为本专利技术的实例1的PS改性TiA的TEM图；图2为本专利技术的实例1的PS改性TiA的多孔结构表征；图3为本专利技术的实例2的功能性TiO2催化剂的UV-Vis光谱图。具体实施例方式结合下列实施例对本专利技术的T^2光催化剂的制备方法加以说明，但本专利技术的技术方案不局限于此。本专利技术的改性T^2光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)聚苯乙烯乳液的制备将0. 4g 一次性快餐盒废旧泡沫塑料溶于装有25mL丙酮的烧杯中，待泡沫塑料溶解后过滤，形成聚苯乙烯乳液，静置备用；(2) !^e3O4 颗粒的制备称取!^eSO4 · 7H20 3. 475g 和 (SO4) 3 · 9H205. 62g，溶于装有250mL去离子水的烧杯中混合，机械搅拌并升温至55°C左右，滴加2mol/L的NaOH溶液将混合液的PH值调至10 12，将混合液再升温至60°C 70°C，继续恒温搅拌Mi左右，利用磁力搅拌器对沉淀物进行磁力沉降，将得到的沉淀物多次水洗，烘干待用；(3)溶胶-凝胶法制备聚苯乙烯改性TiO2 以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂， 取体积比为1 1的钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形漏斗中，充分混合，形成A溶液备用；将制备的聚苯乙烯乳液和体积为5:1:1的无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水共同置于500mL烧杯中，混合均勻，形成B溶液，其中无水乙醇与步骤O)中的无水乙醇体积比为 1 1 ；再将A溶液缓慢滴加到B溶液中，充分搅拌得到复合溶胶，继续搅拌直至形成凝胶， 凝胶陈化时间为他以上，在110°C温度下烘12h以上，形成黄色晶体颗粒，在350°C 650°C 下，置在马弗炉中烧结0. 5h 证，取出后研磨、粉碎、过筛即得聚苯乙烯改性TW2催化剂；(4)制备功能性TiO2 将步骤(2)中制备的!^e3O4粉体按照摩尔比为=Fe Ti = 7%的量加入步骤(3)得到的B溶液中，形成C混合液；再将步骤(3)中得到的A溶液缓慢滴加到C混合液中，充分搅拌得到复合溶胶，继续搅拌直至形成凝胶，凝胶陈化时间为他以上，在110°C温度下烘12h以上，形成深褐色晶体颗粒，在350°C 650°C下，置在马弗炉中烧结0. 5h 证，取出后研磨、粉碎、过筛即得功能性TW2催化剂。本方法中PS改性TW2的优选制备条件为煅烧温度450°C 550°C，煅烧时间 2h。功能性TW2的优选制备条件为煅烧温度450°C 550°C，煅烧时间2h，功能性催化剂的制备中狗Ti摩尔比为3%。需要说明的是步骤(1)聚苯乙烯乳液的制备中，一次性快餐盒废旧泡沫塑料的溶解是为PS改性多孔催化剂的制备提供一个模板，废旧泡沫塑料溶解量对制备出的催化剂的催化性能影响较小。具体实施过程中，可以根据实际情况决定其溶解量以及所用丙酮的体积。实施例11.将0. 4g—次性快餐盒废旧塑料泡沫溶于25mL的丙酮中，待溶解后过滤，滤液静置备用；2.取40mL钛酸丁酯和40mL乙醇充分混合，形成A溶液备用；将步骤1中得到的聚苯乙烯乳液以及40mL无水乙醇、SmL冰醋酸和SmL蒸馏水共同置于500本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种改性ＴｉＯ２光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：（１）聚苯乙烯乳液的制备：将０．４ｇ一次性快餐盒废旧泡沫塑料溶于装有２５ｍＬ丙酮的烧杯中，待泡沫塑料溶解后过滤，形成聚苯乙烯乳液，静置备用；（２）Ｆｅ３Ｏ４颗粒的制备：称取ＦｅＳＯ４·７Ｈ２Ｏ ３．４７５ｇ和Ｆｅ２（ＳＯ４）３·９Ｈ２Ｏ５．６２ｇ，溶于装有２５０ｍＬ去离子水的烧杯中混合，机械搅拌并升温至５５℃左右，滴加２ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液将混合液的ｐＨ值调至１０～１２，将混合液再升温至６０℃～７０℃，继续恒温搅拌６ｈ左右，利用磁力搅拌器对沉淀物进行磁力沉降，将得到的沉淀物多次水洗，烘干待用；（３）溶胶－凝胶法制备聚苯乙烯改性ＴｉＯ２：以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，取体积比为１∶１的钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形漏斗中，充分混合，形成Ａ溶液备用；将制备的聚苯乙烯乳液和体积为５∶１∶１的无水乙醇、冰醋酸和蒸馏水共同置于５００ｍＬ烧杯中，混合均匀，形成Ｂ溶液，其中无水乙醇与步骤（２）中的无水乙醇体积比为１∶１；再将Ａ溶液缓慢滴加到Ｂ溶液中，充分搅拌得到复合溶胶，继续搅拌直至形成凝胶，凝胶陈化时间为６ｈ以上，在１１０℃温度下烘１２ｈ以上，形成黄色晶体颗粒，在３５０℃～６５０℃下，置在马弗炉中烧结０．５ｈ～５ｈ，取出后研磨、粉碎、过筛即得聚苯乙烯改性ＴｉＯ２催化剂；（４）制备功能性ＴｉＯ２：将步骤（２）中制备的Ｆｅ３Ｏ４粉体按照摩尔比为：Ｆｅ∶Ｔｉ＝１％～７％的量加入步骤（３）得到的Ｂ溶液中，形成Ｃ混合液；再将步骤（３）中得到的Ａ溶液缓慢滴加到Ｃ混合液中，充分搅拌得到复合溶胶，继续搅拌直至形成凝胶，凝胶陈化时间为６ｈ以上，在１１０℃温度下烘１２ｈ以上，形成深褐色晶体颗粒，在３５０℃～６５０℃下，置在马弗炉中烧结０．５ｈ～５ｈ，取出后研磨、粉碎、过筛即得功能性ＴｉＯ２催化剂。...
【技术特征摘要】
1. 一种改性TW2光催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)聚苯乙烯乳液的制备将0.4g—次性快餐盒废旧泡沫塑料溶于装有25mL丙酮的烧杯中，待泡沫塑料溶解后过滤，形成聚苯乙烯乳液，静置备用；(2)Fe3O4颗粒的制备称取 FeSO4 · 7H20 3. 475g 和 Fe2 (SO4) 3 · 9H205. 62g，溶于装有 250mL去离子水的烧杯中混合，机械搅拌并升温至55°C左右，滴加2mol/L的NaOH溶液将混合液的PH值调至10 12，将混合液再升温至60°C 70°C，继续恒温搅拌Mi左右，利用磁力搅拌器对沉淀物进行磁力沉降，将得到的沉淀物多次水洗，烘干待用；(3)溶胶-凝胶法制备聚苯乙烯改性TiO2以钛酸丁酯为原料，无水乙醇为溶剂，取体积比为1 1的钛酸丁酯和无水乙醇置于梨形漏斗中，充分混合，形成A溶液备用；将制备的聚苯乙烯乳液和体积为5 1 1的无水乙醇、...
【专利技术属性】
技术研发人员：费学宁，刘玉茹，李金蕊，李秋利，
申请(专利权)人：天津城市建设学院，
类型：发明
国别省市：12
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