本发明专利技术公开一种新型Sr2+掺杂TiO2复合空心球催化剂的制备方法，属于环境保护领域，该方法采该方法采用模板法-水解包覆法制备Sr2+掺杂的碳/二氧化钛核壳粒子，并于一定温度下煅烧一定时间后，即得Sr2+掺杂的TiO2纳米复合空心球光催化剂。本发明专利技术制备的Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂可应用于可见光下催化降解阳离子染料溶液。本发明专利技术所用原料均无污染，方法的工艺简单，制备过程中无污染物排放，制备周期短，能耗少，成本低，属绿色合成技术，并可实现规模化制备。用Sr2+进行掺杂后，提高光催化剂的可见光响应，同时，锶掺杂可提高电子和空穴的寿命，促进了光电子的传输，大大提高了催化剂的可见光催化活性。
【技术实现步骤摘要】
Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂的制备及应用
本专利技术属于纳米复合材料的制备及其环境保护领域的应用，特指Sr2+掺杂TiO2纳米复合空心球光催化剂的制备方法。
技术介绍
光催化技术是一种高效、洁净、环境友好，对人体无害的绿色环境净化技术，在环境保护、卫生医疗、建筑材料、纺织、贵金属回收及食品保鲜等领域都有广泛应用前景。目前广泛研究的半导体光催化剂有CdS、Sn02、Ti02、Zn0、ZnS、PbS、Mo03、SrTi03和V2O5等，在这些半导体中，TiO2是一种优异的半导体金属氧化物，化学性质稳定、无毒、具有生物相容性，因而在催化、电子、环境、医疗等众多领域已经有广泛的应用并显示出诱人的前景。特别是自1972年发现水在TiO2电极上可光致分解，1976-1977年间发现多氯联苯和氰化物可在TiO2上光催化降解以来，以TiO2半导体材料为光催化剂，以清洁能源制备和环境污染治理为目标的科学研究吸引了化学、环境和能源领域科学工作者的高度兴趣。然而，TiO2光催化剂存在能带间隙宽和光量子效率低的缺陷，只能局限在紫外光条件下具有较好的光催化活性；另外，纳米TiO2颗粒材料还存在难以回收利用的问题。近年来，科研工作者使用了许许多多的方法来提高二氧化钛对自然光的利用率，如染料敏化、形貌设计、掺杂金属元素(如V、Fe和Cr)或非金属元素(如N、C和S)。在这些方法中，金属离子掺杂是提高二氧化钛光催化活性的有效方法之一。目前，掺杂的元素大部分都集中于过渡金属元素和稀土金属元素，而碱土金属元素的掺杂很少。本专利技术提出一种制备Sr2+掺杂TiO2空心球复合催化剂的方法，并用其对阳离子染料进行可见光降解研究。一方面，用Sr2+离子对TiO2进行掺杂改性，改变TiO2的能级结构，拓宽光催化剂的光谱响应范围，提高对太阳能的利用率；另一方面，充分利用TiO2空心球比表面大，高折射率、良好的表面化学性质等优点，大大提高光催化剂的活性。有关TiO2空心球用于光催化研究已有报道[吴良专，只金芳.水相一步合成锐钛矿型二氧化钛空心球.物理化学学报.2007，23(8): 1173-1177]，文献报导了 Sr掺杂TiO2纳米粒子的制并将其应用于光催化降解研究[闻绍峰；Sr掺杂纳米TiO2光催化性能的工艺.辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2011，02: 117-119]，然而对于Sr2+掺杂TiO2空心球的制备并用其对阳离子染料进行可见光催化降解，国内外并无文献报导。
技术实现思路
为了提高光催化剂对可见光响应能力和回收性能。本专利技术的目的提供一种新型Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂的制备方法，该方法采用模板法-水解包覆法制备Sr2+掺杂的碳/ 二氧化钛核壳粒子，并于一定温度下煅烧一定时间后，即得Sr2+掺杂的TiO2纳米复合空心球光催化剂。本专利技术制备的Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂可应用于可见光下催化降解阳离子染料溶液。具体包括以下步骤: (O分别量取一定体积的无水乙醇和蒸馏水，加入到带有搅拌的三口瓶中；随后加入一定质量的硝酸锶，搅拌溶解，接着继续加入一定质量的纳米碳球，超声分散直至混合均匀。其中无水乙醇与蒸馏水的体积比为(50-100):(0.3-12)，硝酸锶与蒸馏水的比为(3.004*10_5-6.307*10’:(0.3-12) g/mL,纳米碳球与硝酸锶质量比为(0.06-2.7):(3.004*10-5-6.307*10^)，碳球直径范围在 100_250nm。(2)在干燥的恒压滴液漏斗中加入一定体积的的无水乙醇，按Sr/Ti摩尔为0.1~5/100的比例，量取一定体积的钛酸正丁酯加入其中，配制成钛酸正丁酯的乙醇溶液，其中乙醇与钛酸正丁酯的体积之比为8.571-100:1 ;将上述配制的钛酸正丁酯乙醇溶液在搅拌的条件下缓慢加入到碳球和硝酸锶的混合液中，继续搅拌5-60min后，60-100°C下加热回流3-12h。(3)回流完毕后，继续搅拌30min_2h，离心分离，洗涤，烘干即得Sr2+掺杂的碳/ 二氧化钛核壳粒子；将制得Sr2+掺杂的碳/ 二氧化钛核壳粒子于马氟炉中350-550°C烧l_6h，即制得Sr2+掺杂的TiO2空心球光催化剂，其中Sr/Ti摩尔比为0.1~5/100。本专利技术制得的Sr2+掺杂TiO2空心球复合光催化剂及其在可见光下催化降解阳离子染料带来的技术效果是: (I)利用低成本的锶源、钛源及碳球制备Sr2+掺杂TiO2复合空心球，其所用原料均无污染，方法的工艺简单，制备过程中无污染物排放，制备周期短，能耗少，成本低，属绿色合成技术，并可实现规模化制备。⑵Sr2+掺杂TiO2复合空心球是性能优良的光催化剂。用Sr2+进行掺杂后，提高光催化剂的可见光响应，同时，锶掺杂可造成TiO2晶格扭曲，导致其产生晶格缺陷，提高电子和空穴的寿命，促进了光电子的传输，大大提高了催化剂的可见光催化活性。本专利技术的创新之处在于: (I)提出了一种以廉价锶源和钛源制备Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂的新方法。(2)提出将Sr2+掺杂到TiO2空心球中，不仅利用了 TiO2空心球比表面积大，而且Sr2+掺杂造成TiO2晶格扭曲，使TiO2吸收光谱发生红移，提高光生电子的分离效率，增加了催化剂对可见光的利用率，有效地降低有机物污染物的降解成本，提升染料的降解率。【附图说明】图1:按实例I制得Sr2+离子掺杂TiO2复合空心球光催化剂的EDS图； 图2:按实例3、实例5及实例7制得的Sr2+离子掺杂TiO2复合空心球光催化剂的固体紫外-可见光谱图； 图3:按实例5制得Sr2+离子掺杂TiO2复合空心球光催化剂的SEM图； 图4:按实例9制得Sr2+离子掺杂TiO2复合心球光催化剂的TEM图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的优选方式作进一步描述 在DW-03型光化学反应仪(购自扬州大学教学仪器厂)中进行，以氙灯为模似太阳能光源，用滤光片滤掉紫 外光，评价太阳能可见光下，本专利技术制得的Sr2+掺杂TiO2复合空心球光催化剂对阳离子染料的降解效率。具体的步骤为:将IOOmL —定浓度的阳离子染料溶液加入到反应器中并测定其初始值，然后加入一定量的复合光催化剂，磁力搅拌并开启曝气装置通入空气保持催化剂处于悬浮状态。光照Ih进行取样，离心分离后将上清液用紫外-可见分光光度计在染料的最大吸收波长处测定溶液的吸光度。根据光照前后的吸光度，来计算阳离子染料溶液的脱色率D:D= (A0 - At)/AtlX 100%，式中Atl为光照刚开始时样品的吸光度，At为光照一定时间的样品的吸光度。光催化降解的效果用阳离子染料溶液的脱色率的大小进行表征。实例1: O在带有搅拌的三口瓶中先加入50mL无水乙醇和0.3mL的蒸懼水，接着加入3.004*10_5g硝酸锶，搅拌溶解后，继续加入0.06g纳米碳球，碳球直径范围在10(T250nm，超声分散直至混合均勻。2)在干燥的恒压滴液漏斗中加入50mL的无水乙醇，量取0.5mL钛酸正丁酯加入其中，配制成钛酸正丁酯的乙醇溶液。随后在搅拌的条件下缓慢加入三口瓶中，继续搅拌5min后，80°C加热回流6h。回流完毕后，继续搅拌30min，离心分离，洗本文档来自技高网...
【技术保护点】
Sr2+掺杂TiO2复合空心球催化剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：（1）分别量取一定体积的无水乙醇和蒸馏水，加入到带有搅拌的三口瓶中；随后加入一定质量的硝酸锶，搅拌溶解，接着继续加入一定质量的纳米碳球，超声分散直至混合均匀；（2）在干燥的恒压滴液漏斗中加入一定体积的的无水乙醇，按Sr/Ti摩尔为0.1~5/100的比例，量取一定体积的钛酸正丁酯加入其中，配制成钛酸正丁酯的乙醇溶液，其中乙醇与钛酸正丁酯的体积之比为（8.571?100）：1；将上述配制的钛酸正丁酯乙醇溶液在搅拌的条件下缓慢加入到碳球和硝酸锶的混合液中，继续搅拌5?60min后，60?100℃下加热回流3?12h；（3）回流完毕后，继续搅拌30min?2h，离心分离，洗涤，烘干即得Sr2+掺杂的碳/二氧化钛核壳粒子；将制得Sr2+掺杂的碳/二氧化钛核壳粒子于马氟炉中350?550℃烧1?6h，即制得Sr2+掺杂的TiO2空心球光催化剂，其中Sr/Ti摩尔比为0.1~5/100。
【技术特征摘要】
1.Sr2+掺杂TiO2复合空心球催化剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行: (1)分别量取一定体积的无水乙醇和蒸馏水，加入到带有搅拌的三口瓶中；随后加入一定质量的硝酸锶，搅拌溶解，接着继续加入一定质量的纳米碳球，超声分散直至混合均匀； (2)在干燥的恒压滴液漏斗中加入一定体积的的无水乙醇，按Sr/Ti摩尔为0.f 5/100的比例，量取一定体积的钛酸正丁酯加入其中，配制成钛酸正丁酯的乙醇溶液，其中乙醇与钛酸正丁酯的体积之比为(8.571-100):1 ;将上述配制的钛酸正丁酯乙醇溶液在搅拌的条件下缓慢加入到碳球和硝酸锶的混合液中，继续搅拌5-60min后，60-100°C下加热回流3-12h ； (3)回流完毕后，继续搅拌30min-2h，离心分离，洗漆，烘干即得Sr2+...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋银花，陈欣，张文莉，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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