CN101543772A - 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 - Google Patents

具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101543772A
CN101543772A CN200910068693A CN200910068693A CN101543772A CN 101543772 A CN101543772 A CN 101543772A CN 200910068693 A CN200910068693 A CN 200910068693A CN 200910068693 A CN200910068693 A CN 200910068693A CN 101543772 A CN101543772 A CN 101543772A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
carbon
visible light
nitrogen doped
doped titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN200910068693A
Other languages
English (en)
Inventor
宋立民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN200910068693A priority Critical patent/CN101543772A/zh
Publication of CN101543772A publication Critical patent/CN101543772A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法，属于无机纳米光催化材料领域。该催化剂是以钛酸四丁酯为原料，以盐酸为催化剂，在醇和水中发生水解反应得到二氧化钛溶胶，再采用原位聚合的方法得到苯胺/二氧化钛前体，将前体粉末在350～700℃焙烧得到碳氮掺杂二氧化钛光催化剂。本发明制备的光催化剂在较宽的波长范围内具有光催化活性，能够在紫外光、可见光或自然光辐射下光分解净化处理有毒有害化学物质。

Description

具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化剂，特别是涉及一种具有可见光响应的光催化剂。
本发明还涉及上述催化剂的制备方法。
本发明还涉及上述催化剂的用途。
背景技术
近年来，环境污染问题日益严重，半导体多相光催化技术由于其在水污染和空气污染治理方面的巨大潜力而逐渐成为被广泛研究的一项技术。半导体光催化剂大多属于宽禁带n型半导体化合物，如二氧化钛，二氧化锡，三氧化钨，氧化锌，硫化镉，硒化镉等，而二氧化钛具有无毒、稳定、价廉、能完全矿化多种有机物等特点，所以是研究和应用最为广泛的一种光催化剂。但是，二氧化钛在实际应用过程中还受到诸多因素的限制，主要有：(1)锐钛矿型二氧化钛的禁带宽度为3.2eV，只能在波长小于387.5nm的紫外光的激发下才能显示出不俗的光催化活性，而紫外光仅占太阳能射线的5％左右，大大限制了二氧化钛对太阳光或人工光源中可见光的利用率；(2)纳米二氧化钛粉体在处理液相污染物的过程中，存在吸附能力弱、易团聚失活、易流失而难回收、易沉淀而难以得到光照等不足，因此对污染物的光催化降解效果甚弱，尤其当污染物的浓度较低时，二氧化钛的光催化活性就更加显得微不足道。因此，对二氧化钛进行改性，拓宽其光谱响应范围和提高在太阳光或可见光下的光催化量子效率，以及消除二氧化钛粉体处理液相污染物所面临的不足，是国内外在环境治理领域最具有挑战性的一项研究课题，也是实现二氧化钛光催化技术工业化应用所必需解决的一个关键要素。
发明内容
本发明的意义在于提供一种具有可见光响应的光催化剂，这种碳氮掺杂二氧化钛光催化剂，既能有效的被可见光激发，又能保持良好的稳定性和较高的催化活性，同时制备工艺简单、成本低廉。
本发明提供的光催化剂是由碳氮掺杂的半导体氧化物颗粒组成，其特征在于该催化剂是碳氮掺杂的二氧化钛组成。二氧化钛粒子直径在5个纳米到10微米之间。
本发明的具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法如下：
二氧化钛溶胶的制备：将一定量的钛酸四丁酯溶于80毫升无水乙醇中，然后快速加入一定量的浓盐酸，剧烈搅拌2小时后，逐滴加入5毫升去离子水，滴加完毕后，停止搅拌，形成黄色透明溶胶，该溶胶在室温下老化24小时后得到二氧化钛溶胶。
原位聚合法制备苯胺/二氧化钛前体：将一定量的二氧化钛溶胶置于0℃的冰水浴中，在搅拌下加入一定量的苯胺，保持苯胺与二氧化钛的摩尔比为0.001～2:1，然后将过硫酸铵的盐酸溶液逐滴加入到苯胺和二氧化钛的溶胶中，保持苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1:1，再用盐酸或氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为4，然后继续搅拌3小时。将产生的沉淀抽滤，依次用盐酸和蒸馏水洗涤，然后80℃真空干燥6小时得到苯胺/二氧化钛前体。
碳氮掺杂的二氧化钛的制备：将苯胺/二氧化钛前体在空气中350～700℃焙烧1～6h得到最终催化剂。
本发明的具有可见光响应的光催化剂可用于空气、废水、地表水及饮用水中的有机污染物和重金属离子的光催化处理。
以下具体说明本发明的效果。在可见光辐射下降解亚甲基蓝的光催化活性测试具体方法和条件如下：
催化剂的光催化氧化活性是在自制的光催化反应器中进行。采用300W氙灯(λ>420nm)为辐射光源，反应液为250毫升10毫克/升的亚甲基蓝水溶液，催化剂加入量为1.0克。在剧烈的搅拌下每隔30分钟抽取少量反应液，在665nm处测定溶液吸光度。再根据亚甲基蓝的浓度～吸光度标准曲线确定溶液浓度。
具体实施方案
实施方案1
将0.06摩尔的钛酸四丁酯溶于80毫升蒸馏水中，然后快速加入2毫升浓盐酸，剧烈搅拌2小时后，缓慢滴加7毫升去离子水，滴加完毕后停止搅拌，将所得溶液在室温下老化24小时后得到淡黄色二氧化钛溶胶。将老化后的二氧化钛溶胶全部转移到500毫升底烧瓶中，并置于冰水浴中，将0.06摩尔苯胺缓慢滴入到二氧化钛溶胶中，继续搅拌10分钟后加入含有0.06摩尔过硫酸铵的盐酸溶液20毫升，用1摩尔/升的氢氧化钠溶液调节体系pH值为4，继续搅拌3小时后，将产生的沉淀抽滤，依次用稀盐酸蒸馏水和蒸馏水洗涤，然后80℃真空干燥6小时得到前体。最后将前体在500℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案2
将实施方案1中的前体在350℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案3
将实施方案1中的前体在400℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案4
将实施方案1中的前体在450℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案5
将实施方案1中的前体在600℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案6
将实施方案1中的前体在700℃焙烧3小时，冷却后得到光催化剂。
实施方案7
将实施方案1中苯胺变为0.03摩尔，过硫酸铵变为0.03摩尔，其它条件不变。
实施方案8
将实施方案1中苯胺变为0.015摩尔，过硫酸铵变为0.015摩尔，其它条件不变。
实施方案9
将实施方案1中苯胺变为0.0625摩尔，过硫酸铵变为0.0625摩尔，其它条件不变。
本发明所制得的光催化剂可负载于载体上，本发明不限于以上实施方案。
对实施方案中所得光催化剂进行了可见光照射下的光催化反应测试，具体结果如表1。
表1 碳氮掺杂二氧化钛光催化剂的催化性能
 
样品编号 可见光辐射3h亚甲基蓝降解率
实施方案1 81％
实施方案2 36％
实施方案3 50％
实施方案4 73％
实施方案5 83％
实施方案6 69％
实施方案7 86％
实施方案8 90％
实施方案9 99％

Claims (4)

1.一种可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂，成份包括二氧化钛，其特征在于该光催化剂的成份是碳氮掺杂的二氧化钛；二氧化钛直径在5个纳米到10微米之间；
2.根据权利要求1的一种光催化剂，其特征在于：光反应在可见光、紫外光和太阳光下进行；
3.一种制备权利要求1所述光催化剂的方法，采用空气中高温焙烧法和机械混合法生产工艺，其特征在于该方法中的烧结温度为300～700℃，保温时间为1～6小时；
4.根据上述任一项权利要求所述的光催化剂用于空气、废水、地表水及饮用水中的有机污染物和重金属离子的光催化处理。
CN200910068693A 2009-04-30 2009-04-30 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 Pending CN101543772A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910068693A CN101543772A (zh) 2009-04-30 2009-04-30 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910068693A CN101543772A (zh) 2009-04-30 2009-04-30 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101543772A true CN101543772A (zh) 2009-09-30

Family

ID=41191301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910068693A Pending CN101543772A (zh) 2009-04-30 2009-04-30 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101543772A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101905166A (zh) * 2010-07-27 2010-12-08 中国地质大学（武汉） 一种可磁分离的氮掺杂TiO2光催化剂及其制备方法
CN102389787A (zh) * 2011-09-21 2012-03-28 中国科学院城市环境研究所 一种碳掺杂氧化钛中空球光催化剂及其制备方法
CN103447019A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 四川大学 一种具备高可见光活性的负载型TiO2光催化材料及其制备方法
CN103769189A (zh) * 2014-01-20 2014-05-07 江苏大学 一种碳氮共掺杂{001}面暴露的纳米二氧化钛的制备方法
CN104117379A (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 山东亿康环保科技有限公司 一种可见光响应光催化喷雾剂及其制备方法
TWI485111B (zh) * 2012-10-31 2015-05-21 Univ Nat Taiwan Science Tech 碳銀共摻雜二氧化鈦粉體之製備方法
CN104988534A (zh) * 2015-05-29 2015-10-21 浙江工商大学 一种Au、C共掺杂的可见光响应光催化电极的制备方法及应用
CN105749950A (zh) * 2016-03-04 2016-07-13 深圳市翔丰华科技有限公司 一种碳-氮共掺杂纳米二氧化钛的制备方法
CN106984298A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 云南大学 一种纳米片状氧化铋的制法和用途
CN109046421A (zh) * 2018-07-24 2018-12-21 山东科技大学 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法
CN110090657A (zh) * 2019-06-04 2019-08-06 中南大学 一种海泡石复合催化剂及其制备方法、新型类芬顿体系及其应用

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101905166A (zh) * 2010-07-27 2010-12-08 中国地质大学（武汉） 一种可磁分离的氮掺杂TiO2光催化剂及其制备方法
CN101905166B (zh) * 2010-07-27 2012-07-25 中国地质大学（武汉） 一种可磁分离的氮掺杂TiO2光催化剂及其制备方法
CN102389787A (zh) * 2011-09-21 2012-03-28 中国科学院城市环境研究所 一种碳掺杂氧化钛中空球光催化剂及其制备方法
CN102389787B (zh) * 2011-09-21 2013-06-12 中国科学院城市环境研究所 一种碳掺杂氧化钛中空球光催化剂及其制备方法
TWI485111B (zh) * 2012-10-31 2015-05-21 Univ Nat Taiwan Science Tech 碳銀共摻雜二氧化鈦粉體之製備方法
CN103447019A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 四川大学 一种具备高可见光活性的负载型TiO2光催化材料及其制备方法
CN103769189A (zh) * 2014-01-20 2014-05-07 江苏大学 一种碳氮共掺杂{001}面暴露的纳米二氧化钛的制备方法
CN104117379A (zh) * 2014-06-26 2014-10-29 山东亿康环保科技有限公司 一种可见光响应光催化喷雾剂及其制备方法
CN104988534A (zh) * 2015-05-29 2015-10-21 浙江工商大学 一种Au、C共掺杂的可见光响应光催化电极的制备方法及应用
CN104988534B (zh) * 2015-05-29 2017-05-10 浙江工商大学 一种Au、C共掺杂的可见光响应光催化电极的制备方法及应用
CN105749950A (zh) * 2016-03-04 2016-07-13 深圳市翔丰华科技有限公司 一种碳-氮共掺杂纳米二氧化钛的制备方法
CN106984298A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 云南大学 一种纳米片状氧化铋的制法和用途
CN106984298B (zh) * 2017-05-16 2021-02-23 云南大学 一种纳米片状氧化铋的制法和用途
CN109046421A (zh) * 2018-07-24 2018-12-21 山东科技大学 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法
CN110090657A (zh) * 2019-06-04 2019-08-06 中南大学 一种海泡石复合催化剂及其制备方法、新型类芬顿体系及其应用
CN110090657B (zh) * 2019-06-04 2020-01-14 中南大学 一种海泡石复合催化剂及其制备方法、新型类芬顿体系及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101543772A (zh) 具有可见光响应的碳氮掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法
CN103191725B (zh) BiVO4/Bi2WO6复合半导体材料及其水热制备方法和其应用
CN102824921A (zh) 一种Ag2S/Ag3PO4复合光催化剂的制备方法
CN109225198B (zh) 一种能够高效降解染料及抗生素废水的铋掺杂氧化锡光催化剂的制备方法
CN109939643A (zh) α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用
CN102728342A (zh) 一种钒酸铋可见光光催化材料的制备方法
CN104258886A (zh) 一种磷酸银/氧缺陷型二氧化钛复合光催化剂及制备方法
CN106334554A (zh) 一种在可见光下具有高效光催化活性的ZnO/Ag复合纳米光催化剂
CN102380366A (zh) 铋、硅共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备、应用
CN105664914A (zh) 一种二氧化钛/二氧化锡复合光催化剂材料的制备方法
CN100493708C (zh) 一种高活性磷掺杂氧化钛光催化剂及其制备方法与应用
CN103785429B (zh) 一种磷酸银/石墨烯/二氧化钛纳米复合材料及制备方法
CN100503036C (zh) 阳离子S和阴离子N双掺杂一维纳米结构Ti02光催化剂及其制备方法
CN111036272A (zh) 一种C3N4/LaVO4复合光催化剂及其制备方法
CN109437292A (zh) 一种高效合成的超薄二维二氧化钛纳米片及制备方法
CN101543785A (zh) 具有可见光响应的掺杂中空硫化锌光催化剂及其制备方法
CN103506104B (zh) 玻璃片载体上碳掺杂TiO2可见光响应催化膜及其制备方法
CN105562039B (zh) 一种碲酸钛光催化剂、制备方法及其应用
CN110227458B (zh) 一种铜掺杂介孔二氧化钛的复合材料及其应用
CN107308960A (zh) 一种铌酸碲光催化材料及其制备方法和应用
CN102527409A (zh) 钨氮二元共掺杂纳米TiO2光催化剂及其制备方法
CN101491770A (zh) 具有可见光响应的碳酸锶-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法
CN107519852A (zh) 一种常温制备高效纳米二氧化钛光催化剂的方法
CN105170144A (zh) 锆、银共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂
Yuan et al. Sunlight-activated AlFeO 3/TiO 2 photocatalyst

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090930