本发明专利技术公开了一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；（2）将混合溶液移入反应釜中，反应；（3）将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。本发明专利技术以HF作为表面结构导向剂，钛的有机化合物作为钛源，使用水热合成的方法制备了暴露（001）晶面的二氧化钛，并与未加HF做结构导向剂的催化剂进行了对比，发现加入HF做结构导向剂的催化剂的催化性能得到了明显的提高，并优于商用催化剂P25的催化性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂、制备方法及其用途，所述催化剂用于光催化净化氨气。
技术介绍
氨气是一种重要的室内污染气体，它的污染现状得到了人们的关注，光催化净化室内氨气的研究在一定程度上得到了开展。目前在光催化净化室内的氨气的反应体系中，催化剂大多是锐钛矿型二氧化钛、商用型二氧化钛P25，或者是把这两种催化剂负载在织物或者其他载体上的负载型催化剂，虽然这些催化剂在光催化净化氨气的反应中取得了一定的效果，但在这个反应体系中，缺乏新型催化剂的研发，而且催化剂的催化性能也有待进一步的提闻。在光催化反应用，二氧化钛的催化活性与其晶型结构、颗粒大小以及表面结构密切相关。锐钛矿、金红石以及板钛矿为二氧化钛最常见的3种晶型，其中以锐钛矿活性最高，且锐钛矿不同晶面具备不同的催化活性。锐钛矿型的二氧化钛具有三种晶面，其中稳定存在的是以暴露表面能较低的(101)晶面为主的二氧化钛，(101)晶面为锐钛矿的主导暴露晶面(比例超过94%)。而(001)晶面具有非常高的表面能，表面能约为0.90J/cm2，热力学不稳定，在晶化过程中容易消失而占有较小的晶面暴露比例，因此一般的锐钛矿二氧化钛中不存在(001)晶面。(001)晶面的表面能较高，因而暴露(001)晶面的锐钛矿型二氧化钛往往具有较高的催化性能。然而在晶体生长过程中，因体系表面能量最小化趋势而导致高表面能晶面很快消失，通常难以获得具有高表面能的晶面。CN102515270A公开了一种(001)晶面暴露的混晶型纳米TiO2的制备方法，包括以下步骤:1)将钛酸四丁酯、NH4F和HF经混合均匀得到反应体系；2)将步骤I)所得反应体系于150 200°C温度下反应10 24小时；3)将步骤2)所得产物经洗涤、干燥，即可得到(001)晶面暴露的混晶型纳米Ti02。本专利技术方法工艺简单、易于控制、生产效率高，采用本专利技术方法所制备的(001)晶面暴露的混晶型纳米TiO2的光催化性能得到大大提高，在光催化领域具有很好的应用前景。但是，该方法中使用了钛酸四丁酯、NH4F和HF三种原料，增加了制备工序和成本，另外该专利技术仅提到混晶型纳米TiO2可用于光催化领域，但并没有公开所述催化剂是否可以应用于气相的光催化反应中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，采用所述方法制备得到的催化剂为锐钛矿型二氧化钛，其具有高比例的(001)晶面，具有优异的催化净化氨气效率、催化活性以及稳定性。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:—种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤:( I)将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；(2)将混合溶液移入反应釜中，反应；(3)将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。本专利技术以HF作为表面结构导向剂，钛的有机化合物作为钛源，使用水热合成的方法制备了高比例暴露(001)晶面的二氧化钛。F_可显著降低(001)晶面的表面能，在晶化过程中有利于(001)晶面的生成，形成高比例暴露(001)晶面的二氧化钛。所述钛的有机化合物选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选钛酸四丁酯和/或钛酸四异丙酯，进一步优选钛酸四丁酯。所述混合物例如钛酸四丁酯和钛酸四异丙酯的混合物，钛酸四乙酯和钛酸四丁酯的混合物，钛酸四异丙酯和钛酸四乙酯的混合物，钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯和钛酸四乙酯的混合物。优选地，所述HF溶液中F原子和钛的有机化合物中的钛原子的摩尔比为O 3，例如 0.2,0.4,0.6,0.8,1.2,1.4,1.6,1.8、2、2.2,2.4,2.6,2.8，优选 0.33 2，进一步优选0.67 1.33，最优选I。通过控制钛原子与F原子的摩尔比，可有效控制二氧化钛催化剂中暴露(001)晶面的比例、平均孔尺寸和孔容，提高二氧化钛催化剂的氨气催化活性。锐钛矿二氧化钛(001)晶面比传统热力学稳定(101)晶面具有更高的催化活性，同时，本专利技术制备的锐钛矿二氧化钛暴露出高比例(001)晶面，因此，本专利技术制备得到的暴露(001)晶面二氧化钛具有更为优异的光催化活性。所述反应的温度为170 210°C，例如 174°C、180°C、185°C、188°C、192°C、195°C、200°C、205°C、 208°C，优选175 205°C，进一步优选182 198°C，最优选190°C。反应温度过低会使得无法合成所需样品，若温度太高的话会使得晶核形成速度加快，造成团聚的现象。所述反应的时间为20 28h，例如 20.5h、21h、21.5h、22h、22.5h、23h、23.5h、24h、24.5h、25h、25.5h、26h、26.5h、27h、27.5h,优选 21 27h,进一步优选 22 26h,最优选24h。如果反应时间过短，则无法良好的控制形貌，而时间过长则会造成浪费，所以选择24h，而且是比较容易控制的时间。采用乙醇和水进行离心洗涤。所述干燥的温度为50 70°C，例如 52°C、54°C、56°C、58°C、61°C、63°C、65°C、67 °C、69 °C，优选53 68 °C，进一步优选55 66 °C，最优选60 V。所述干燥的时间为6 20h,例如 6h、7h、8h、IOh、12h、13h、14h、15h、18h、19h、20h,优选8 18h，进一步优选10 15h，最优选12h。一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤:(Γ)将钛酸四丁酯、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；(2’ )将混合溶液移入反应釜中，在190°C条件下反应24h ；(3’ )将反应产物用水和乙醇进行离心洗涤，在60°C条件下干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。本专利技术的目的之二在于提供一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂，所述催化剂由如上所述方法制备得到。采用所述方法制备得到的催化剂为锐钛矿型二氧化钛，其具有高比例(可达到93%)的(OOl)晶面，具有优异的催化净化氨气效率、催化活性以及稳定性。本专利技术的目的之三在于提供一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的用途，所述催化剂用于光催化净化氨气。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果:(I)本专利技术以HF作为表面结构导向剂，钛酸四丁酯作为钛源，使用水热合成的方法制备了暴露(001)晶面的二氧化钛，并与未加HF做结构导向剂的催化剂进行了对比，发现加入HF做结构导向剂的催化剂的催化性能得到了明显的提高，并优于商用催化剂P25的催化性能；(2)加入氢氟酸溶液所制备的催化剂具有优异的催化性能，其净化氨气的效率显著优于商用催化剂P25的净化效率；(3)本专利技术所制得的催化剂具有较好的稳定性，在光催化净化氨气反应中连续反应数小时，反应活性不下降；(4)加入氢氟酸溶液可控制催化剂的晶面比例，提高高活性晶面(001)的比例，增加催化剂的催化性能且制备方法简单易行；(5)采用本专利技术所述方法制备得到的催化剂的暴露(001)晶面比例高，可达到93%，所制备的催化剂在气相光催化净化氨气反应中取得了良好的效果；(6)本专利技术所述方法工艺简单本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液；（2）将混合溶液移入反应釜中，反应；（3）将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)将钛的有机化合物、HF溶液以及水混合均匀，得到混合溶液； (2)将混合溶液移入反应釜中，反应； (3 )将反应产物洗涤，干燥，得到所述用于光催化净化氨气的二氧化钛催化剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛的有机化合物选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的混合物，优选钛酸四丁酯和/或钛酸四异丙酯，进一步优选钛酸四丁酯。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述HF溶液中F原子和钛的有机化合物中的钛原子的摩尔比为O 3，优选0.33 2，进一步优选0.67 1.33，最优选I。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为170 210°C，优选175 205°C ，进一步优选182 198°C，最优选190°C ； 优选地，所述反应的时间为20 28h，优选21 27h，进一步...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，吴红敏，张长斌，马金珠，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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