本发明专利技术公开了一种SBA-15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将P123溶于盐酸溶液，搅拌下滴加正硅酸乙酯，恒温搅拌后抽滤；所得沉淀洗至无氯离子，干燥，得到SBA-15中间体；（2）冰水浴下，将偏钛酸、浓氨水和双氧水互溶，搅拌后，得到黄绿色溶液，将SBA-15中间体加入到黄绿色溶液中，得到悬浊液；（3）将悬浊液转入微波反应器中，得到中间产物；（4）将中间产物过滤、洗涤、干燥；煅烧。本发明专利技术方法使用未脱除表面活性剂的SBA-15作为载体，可有效保持载体的有序孔道结构和高的吸附能力，并有效阻止了TiO2在热处理过程中的团聚；制造成本低。
Method for preparing TiO2 loaded N doped visible light catalyst of SBA-15
The invention discloses a SBA-15 supported N doped TiO2 photocatalyst preparation method comprises the following steps: (1) P123 will dissolve in hydrochloric acid solution, mixing tetraethylorthosilicate and drip, thermostatic mixing after filtration; the precipitation to wash without chloride, drying, SBA-15 (2 in the body; the ice water bath), metatitanic acid, ammonia and hydrogen peroxide solution, after mixing, get yellow green solution, SBA-15 will be added to the intermediate yellow green solution, get the suspension; (3) the suspension into the microwave reactor, to obtain an intermediate product; (4) the intermediate filtration, washing and drying; calcination. The method of the invention is used without removal of the surfactant SBA-15 as the carrier, can effectively maintain the carrier ordered pore structure and high adsorption capacity, and effectively prevent TiO2 during heat treatment together with low manufacturing cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种TiO2的制备方法，尤其是一种SBA-15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法。
技术介绍
TiO2材料无味、无毒，光稳定性高，热稳定性及化学稳定性好，具有较高的光催化活性，被认为是最具有开发前景和应用潜力的环保型光催化材料。但是目前TiO2粉体材料用于污水处理、环境空气净化的效果还不尽如人意，主要问题是:(1)量子尺寸效应使TiO2材料禁带增宽，氧化还原势增大，光催化反应驱动力增大，但是纳米TiO2材料却存在着易失活、易凝聚、难回收利用等缺点。(2)传统的TiO2材料只有在波长不大于387 nm的紫外光照射下才具有光激发活性，而太阳光中紫外波段部分的能量仅占全部太阳能的5%左右，绝大部分可见光的能量(45%左右)尚未得到充分利用。为了解决以上问题，人们采用各种方法来解决纳米TiO2的回收性差和可见光利用率低的问题。如金属或非金属离子掺杂(Chen et al.Chem.Rev.2007, 107, 2891 -2959)、贵金属沉积(Pipelzadeh et al.Chem Eng J.2009, 155: 660-665)和半导体复合(Leghari et al.Chem Eng J.2011, 166: 906 - 915)等手段将TiO2光响应范围拓展到了可见光区；或是利用活性炭(Wang et al.J.Hazard.Mater.2009, 169, 1061 - 1067)、分子筛(Tayade et al.1nd.Eng.Chem.Res.2007, 46, 369 - 376.)等具有较高比表面积的物质作为载体负载TiO2，提高其对污染物的吸附及光催化效率。但是上述方法只能解决TiO2存在的一个或两个问题，如利用具有窄禁带宽度的如CdS等半导体进行复合可能会提高可见光催化活性及电子-空穴分离效率，但是比表面积会减小，同时TiO2的氧化能力也会有所降低；高比表面积载体负载虽然会提高对目标物的吸附，提高光催化效率，但是可见光活性没有得到提高。而且这些制备方法存在过程复杂、稳定性不好或需要较复杂的设备等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种SBA-15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法，本专利技术方法使用未脱除表面活性剂的SBA-15作为载体，可有效保持载体的有序孔道结构和高的吸附能力，并有效阻止了 TiO2在热处理过程中的团聚；同时在使用偏钛酸制备TiO2的过程中进行了 N元素的掺杂，材料的可见光催化活性明显提高，制造成本低。本专利技术所米取的技术方案是:SBA-15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤: (1)将P123溶于的盐酸溶液，搅拌至溶液澄清透明；搅拌下滴加正硅酸乙酯(TE0S)，恒温搅拌后抽滤；所得沉淀经去离子水洗至无氯离子，干燥，得到SBA-15中间体；(2)以步骤(I)制备的SBA-15中间体为载体制备N掺杂TiO2可见光催化剂。步骤(2)也可以为本领域制备N掺杂TiO2可见光催化剂的常规步骤。步骤(2)优选包括以下过程:①冰水浴下，将偏钛酸、浓氨水和双氧水互溶，搅拌30 60分钟后，得到黄绿色溶液，将SBA-15中间体加入到上述黄绿色溶液中，搅拌2 4h，得到悬浊液； ②将过程①得到的悬浊液转入微波反应器中，反应0.5 2小时，微波反应器的功率为400 800W，反应温度为60 90°C，得到中间产物； ③将中间产物过滤、洗涤、干燥；干燥后的固体在无氧状态下煅烧。步骤(I)中正硅酸乙酯、P123和HCl的摩尔比为1:0.017:5.88。步骤(I)中清洗沉淀所用的去离子水的温度为0 4°C。步骤(I)的反应温度为40°C，即在40°C下将P123溶于2 mol/L的盐酸溶液，搅拌至溶液澄清透明；搅拌下滴加正硅酸乙酯(TE0S)，恒温搅拌24 h后抽滤。步骤(I)的干燥温度为60°C。过程①中所用浓氨水为28%wt的浓氨水，双氧水的质量分数为30%。过程①中偏钛酸、浓氨水和双氧水的质量比为1:2 8:10 50,SBA_15中间体按与生成的TiO2质量比为20 1:1的量加入，每Imol偏钛酸生成lmol Ti02。过程③中煅烧温度为300 500°C，煅烧时间为I 3小时。本专利技术合成的SBA-15负载N掺杂的TiO2催化剂,一是可以提高可见光催化活性；反应物氨水和偏钛酸发生反应，提供了 N源，N元素可以掺入TiO2晶格中取代0，降低TiO2的禁带宽度，使其具有可见光催化活性；二是比表面积的增加。将N掺杂的TiO2负载于多孔吸附剂SBA-15上，由于负载过程中，SBA-15孔道中的表面活性剂未被去除，可以保证TiO2负载后，SBA-15依然保持有序的孔道结构和高的吸附能力，并且TiO2负载后阻止了其在后续热处理过程中的团聚，有利于光催化活性的提高。另外，使用价格低廉的偏钛酸作为钛源，氨水作为反应物和掺杂物一步合成N掺杂的TiO2,制备工艺简单，成本低廉。该方法合成的SBA-15负载N掺杂的TiO2催化剂，材料的比表面积可达480 m2/g，且可见光催化活性高；以300W氙灯为光源并加400nm滤光片情况下，以10mg/L的亚甲基蓝溶液为模型污染物，中性环境下，可见光活性明显高于P25 ;制备的复合材料不仅比表面积大，且表面带负电荷，对阳离子污染物表现出强烈的吸附能力，如在中性条件下，对10mg/L的亚甲基蓝溶液的吸附可达30%以上，并且吸附速率快，5min即可达到吸附平衡。SBA-15:介孔分子筛。P123:是一种二嵌段共聚物，全称为:聚环氧乙烧-聚环氧丙烧-聚环氧乙烧二嵌段共聚物，其分子式为:PE0-PP0-PE0。P25 =Degussa公司生产的TiO2。25%的金红石矿相，75%的的锐钛矿相的混晶。DRS:漫反射光谱。XPS:X射线光电子能谱。XRD:X射线衍射图谱。采用上述技术方案所产生的有益效果在于: 1、将N掺杂TiO2负载于多孔吸附剂SBA-15上，使用未脱除表面活性剂的SBA-15作为载体，由于表面活性剂已经优先占据SBA-15的孔道，在TiO2的负载过程中，可有效减少TiO2对孔道结构的破坏，因此可有效保持载体的有序孔道结构和闻的吸附能力；同时，负载有效阻止了 N掺杂TiO2在后续热处理过程中的团聚，可见光催化活性明显提高。2、使用价格低廉的偏钛酸作为钛源，氨水作为反应物和掺杂物一步合成N掺杂的TiO2,制备工艺简单，成本低廉。附图说明图1为实施例1所制备的可见光催化剂和SBA-15载体的N2吸附-脱附等温线； 图2为实施例1-3所制备的可见光催化剂的广角衍射图谱； 图3为实施例1所制备的可见光催化剂和SBA-15载体的小角衍射图谱； 图4为实施例1和5所制备的可见光催化剂的广角衍射图谱； 图5为P25和实施例1所制备的可见光催化剂的DRS曲线； 图6为实施例1和实施例4制备的可见光催化剂的XPS图谱； 图7为实施例1制备的可见光催化剂对亚甲基蓝的吸附动力学曲线； 图8为P25型TiO2及实施例1-5所制备的可见光催化剂吸附及光催化降解亚甲基蓝脱色率图。具体实施例方式实施例1 SBA-15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法，包括以下步骤: (1)40°〇下，称本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SBA?15负载N掺杂TiO2可见光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将P123溶于盐酸溶液，搅拌至溶液澄清透明；搅拌下滴加正硅酸乙酯，恒温搅拌后抽滤；所得沉淀经去离子水洗至无氯离子，干燥，得到SBA?15中间体；（2）以步骤（1）制备的SBA?15中间体为载体制备N掺杂TiO2可见光催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武标，王晓静，李发堂，郝影娟，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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