CN102091621A - 一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 - Google Patents
一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102091621A CN102091621A CN2009102291496A CN200910229149A CN102091621A CN 102091621 A CN102091621 A CN 102091621A CN 2009102291496 A CN2009102291496 A CN 2009102291496A CN 200910229149 A CN200910229149 A CN 200910229149A CN 102091621 A CN102091621 A CN 102091621A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- microsphere
- microballoon
- preparation
- nanometer crystalline
- 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
Links
Images
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
Abstract
一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球，其微球直径为250-400μm，晶粒尺寸为15-35nm，晶形为锐钛型，比表面为45.3m2/g，平均孔体积为0.0837cm3/g，平均孔径为13.18nm，Ti与Ni质量比为17.5-22.0∶1。制备方法为：酸四乙酯与无水甲醇充分混合，制得二氧化钛溶胶；将苯酚水溶液加入到二氧化钛溶胶中，搅拌后加入甲醛溶液，将混合液加入到非极性分散介质中，得到乳白色的聚合物-二氧化钛复合微球；复合微球晾干后焙烧，得到二氧化钛多孔微球；将多孔微球浸渍于Ni盐溶液中，取出用极性溶剂洗涤，烘干后焙烧即得到含Ni二氧化钛多孔微球。优越性：其与不含Ni二氧化钛微球相比具有很高的光催化活性，将近于后者的1.5倍，其大球径的特征又使其具有了易于回收、可重复使用的特征。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法及其光催化降解有机染料，尤其是一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用。
(二)背景技术：
纳米二氧化钛光催化剂主要用于各类污染废水的深度处理，其降解对象涉及生物和化学方法难以去除的结构复杂的有机分子，以及这两种方法处理后的残余有机分子中间体，例如染料、表面活性剂、有机颜料、卤代芳香化合物、多环芳烃、杀虫剂等等。通过二氧化钛的光催化降解，可以使这些污染物彻底矿化为水、二氧化碳或是其它小分子。因此，二氧化钛光催化降解作为一种污水深度处理的新技术，具有广阔的应用前景。但是，单纯的二氧化钛光催化剂存在阳光利用率低和催化活性较低，催化效果较差等缺点。
目前，国内外解决这一问题比较有效的方法就是掺杂一些贵金属和重金属离子，或者在二氧化钛催化反应中添加光敏剂和助氧化剂等等。但是银，镉等贵重金属离子易于游离到被处理的水体中造成二次污染；光敏剂和助氧化剂又不能被重复使用，从而造成处理成本增加。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法及其应用，本发明含Ni纳米晶粒二氧化钛微球具有很高的光催化活性(将近未掺Sr微球活性的1.5倍)，具有易于回收，可重复使用，没有二次污染等特点，对现阶段亟待解决的工业有机废水的深度处理具有重要的现实意义和经济价值。
本发明的技术方案：一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球，其特征在于其微球直径为250-400μm，晶粒尺寸为15-35nm，晶形为锐钛型，比表面为45.3m2/g，平均孔体积为0.0837cm3/g，平均孔径为13.18nm，Ti与Ni质量比为17.5-22.0∶1。
上述所说的Ni是以NiTiO3的形式进入二氧化钛的晶格结构。
一种上述含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于它由以下步骤构成：
(1)钛酸四乙酯与无水甲醇充分混合，摩尔比1∶6-8，搅拌，用酸调节pH值为4.5-6进行酸性水解，制得二氧化钛溶胶；
(2)将苯酚水溶液加入到二氧化钛溶胶中，搅拌后加入甲醛溶液，充分混合后，将混合液加入到非极性分散介质中，在搅拌下升温至60-90摄氏度，反应1-5小时后得到乳白色的聚合物-二氧化钛复合微球；
(3)复合微球晾干后置于400-500摄氏度焙烧炉中焙烧2-12小时，即得到二氧化钛多孔微球；
(4)将多孔微球浸渍于Ni盐溶液中6-36小时，取出用极性溶剂丙酮、甲醇或乙醇洗涤，烘干后置于300-550摄氏度焙烧炉中焙烧2-5小时即得到含Ni二氧化钛多孔微球。
上述所说的步骤(1)中酸是硝酸或盐酸。
上述所说的步骤(2)中苯酚与二氧化钛的摩尔比为1∶4.5-6；苯酚与甲醛摩尔比为1∶0.8-1.5。
上述所说的步骤(2)中甲醛溶液为10-30％的甲醛溶液。
上述所说的步骤(2)中非极性分散介质为环己烷、正己烷、液体石蜡、石油醚(第III类)、正戊烷或新戊烷中的一种或者其中两种以上的混合物。
上述所说的步骤(4)中Ni盐溶液是质量浓度为10-15％的硝酸镍。
一种上述含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的应用，其特征在于它用于工业有机废水的光催化处理。
一种上述含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的应用，其特征在于在阳光或紫外光下光降解有机染料活性藏青M-3BRE。
本发明的技术效果及优越性：本发明将高分子合成及固相合成技术相结合，设计并制备了一种高效、易于回收和重复使用的新型含Ni二氧化钛光催化剂，即以聚合物单体液滴为模板，采用反向聚合方法，通过凝胶-溶胶过程，首先制备聚合物-二氧化钛微球，在适当的温度下焙烧后，将其转化为纳米晶粒二氧化钛多孔微球，然后利用高温固相合成技术，将Ni引入到二氧化钛晶格中，制备出含Ni二氧化钛多孔微球；系统测试结果表明，所制备的含Ni纳米晶粒二氧化钛多孔微球主要由锐钛型二氧化钛纳米晶粒组成，间以适当的NiTiO3晶体，球径在250-400微米之间，晶粒尺寸在15-35纳米之间，微球具有明显的多孔结构，比表面为45.3m2/g；进一步的光催化活性实验结果表明，其与不含Ni二氧化钛微球相比具有很高的光催化活性，将近于后者的1.5倍，其大球径的特征又使其具有了易于回收、可重复使用的特征，对处理环境污染废水具有重要的理论意义和实用价值。
(四)附图说明：
图1为硝酸镍XRD谱图。
图2为不同温度处理含Ni微球XRD谱图。
图3为不同Ni含量对光催化活性影响。
(五)具体实施方式：
实施例1：将150mL钛酸四乙酯和150mL无水甲醇充分混合，另取160mL无水甲醇，用盐酸调制pH值为4.5-6后加入到上述钛酸四乙酯和无水甲醇的混合液中，搅拌60分钟使之充分混合，得到澄清透明的二氧化钛溶胶。
取4g苯酚溶于50mL水中，并将此尿素溶液在搅拌下加入到50mL二氧化钛溶胶中使之充分混合，然后再滴加8mL25％甲醛溶液，充分混合后，将此混合液加入到350mL石油醚(第III类)中搅拌，升温至80摄氏度反应3小时，得到乳白色聚合物-二氧化钛微球，晾干后在450摄氏度焙烧炉中焙烧5小时即得到二氧化钛多孔微球。将二氧化钛多孔微球置于质量浓度为12％的硝酸镍溶液中浸渍20小时后取出，用无水甲醇洗涤后，置于400摄氏度焙烧炉中焙烧4小时即得到含Ni二氧化钛多孔微球(图3中4号微球)。
实施例2：将150mL钛酸四乙酯和150mL无水甲醇充分混合，另取160mL无水甲醇，用盐酸调制pH值为4.5-6后加入到上述钛酸四乙酯和无水甲醇的混合液中，搅拌60分钟使之充分混合，得到澄清透明的二氧化钛溶胶。
取4g苯酚溶于50mL水中，并将此尿素溶液在搅拌下加入到50mL二氧化钛溶胶中使之充分混合，然后再滴加8mL25％甲醛溶液，充分混合后，将此混合液加入到350mL石油醚(第III类)中搅拌，升温至80摄氏度反应3小时，得到乳白色聚合物-二氧化钛微球，晾干后在450摄氏度焙烧炉中焙烧5小时即得到二氧化钛多孔微球。将二氧化钛多孔微球置于质量浓度为10％的硝酸镍溶液中浸渍6小时后取出，用无水甲醇洗涤后，置于400摄氏度焙烧炉中焙烧4小时即得到含Ni二氧化钛多孔微球(图3中2号微球)。
从图1可以看出，含Ni微球的XRD谱图中有明显的NiTiO3衍射特征峰，而对比硝酸镍的XRD谱图，含Ni微球中没有相应的硝酸镍特征峰，说明Ni以NiTiO3的形式完全进入了二氧化钛的晶格结构，固相合成结果明显。
使用上述实施例制备的二氧化钛多孔微球进行光催化降解实验。
紫外光下降解有机染料活性藏青M-3BRE实验过程和效果：
在石英锥形瓶中配制初始浓度为30mg/L的活性藏青M-3BRE染料溶液，含Ni二氧化钛微球催化剂用量为6g/L置于紫外灯上20cm处进行光催化降解，结果见图2。可以看出含Ni二氧化钛微球对活性艳蓝KN-R的降解效果明显优于空白微球。
Claims (10)
1.一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球，其特征在于其微球直径为250-400μm，晶粒尺寸为15-35nm，晶形为锐钛型，比表面为45.3m2/g，平均孔体积为0.0837cm3/g，平均孔径为13.18nm，Ti与Ni质量比为17.5-22.0∶1。
2.根据权利要求1所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球，其特征在于所说的Ni是以NiTiO3的形式进入二氧化钛的晶格结构。
3.一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于它由以下步骤构成：
(1)钛酸四乙酯与无水甲醇充分混合，摩尔比1∶6-8，搅拌，用酸调节pH值为4.5-6进行酸性水解，制得二氧化钛溶胶；
(2)将苯酚水溶液加入到二氧化钛溶胶中，搅拌后加入甲醛溶液，充分混合后，将混合液加入到非极性分散介质中，在搅拌下升温至60-90摄氏度，反应1-5小时后得到乳白色的聚合物-二氧化钛复合微球；
(3)复合微球晾干后置于400-500摄氏度焙烧炉中焙烧2-12小时，即得到二氧化钛多孔微球；
(4)将多孔微球浸渍于Ni盐溶液中6-36小时，取出用极性溶剂丙酮、甲醇或乙醇洗涤，烘干后置于300-550摄氏度焙烧炉中焙烧2-5小时即得到含Ni二氧化钛多孔微球。
4.根据权利要求3所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于所说的步骤(1)中酸是硝酸或盐酸。
5.根据权利要求3所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于所说的步骤(2)中苯酚与二氧化钛的摩尔比为1∶4.5-6；苯酚与甲醛摩尔比为1∶0.8-1.5。
6.根据权利要求3所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于所说的步骤(2)中甲醛溶液为10-30％的甲醛溶液。
7.根据权利要求3所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于所说的步骤(2)中非极性分散介质为环己烷、正己烷、液体石蜡、石油醚(第III类)、正戊烷或新戊烷中的一种或者其中两种以上的混合物。
8.根据权利要求3所说的一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的制备方法，其特征在于所说的步骤(4)中Ni盐溶液是质量浓度为10-15％的硝酸镍。
9.一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的应用，其特征在于它用于工业有机废水的光催化处理。
10.一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球的应用，其特征在于在阳光或紫外光下光降解有机染料活性藏青M-3BRE。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102291496A CN102091621A (zh) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | 一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009102291496A CN102091621A (zh) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | 一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102091621A true CN102091621A (zh) | 2011-06-15 |
Family
ID=44124994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009102291496A Pending CN102091621A (zh) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | 一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102091621A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102962068A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-03-13 | 浙江理工大学 | 用于可见光降解有机染料的钛酸镍催化剂及其制备方法 |
| CN110227466A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 浙江大学 | 一种由镍离子修饰的二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途 |
| CN114832825A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-02 | 东南大学 | 一种球壳分离双包覆结构催化剂的制备方法 |
-
2009
- 2009-12-11 CN CN2009102291496A patent/CN102091621A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102962068A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-03-13 | 浙江理工大学 | 用于可见光降解有机染料的钛酸镍催化剂及其制备方法 |
| CN110227466A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-13 | 浙江大学 | 一种由镍离子修饰的二氧化钛光催化剂及其制备方法和用途 |
| CN114832825A (zh) * | 2022-05-18 | 2022-08-02 | 东南大学 | 一种球壳分离双包覆结构催化剂的制备方法 |
| CN114832825B (zh) * | 2022-05-18 | 2024-02-09 | 东南大学 | 一种球壳分离双包覆结构催化剂的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nasirian et al. | Enhancement of photocatalytic activity of titanium dioxide using non-metal doping methods under visible light: a review | |
| Shavisi et al. | Application of solar light for degradation of ammonia in petrochemical wastewater by a floating TiO2/LECA photocatalyst | |
| Shchukin et al. | Photocatalytic processes in spatially confined micro-and nanoreactors | |
| Magnone et al. | Testing and substantial improvement of TiO2/UV photocatalysts in the degradation of Methylene Blue | |
| CN104353481A (zh) | 一种污水降解用氮掺杂介孔碳催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
| Monteiro et al. | Photocatalytic activity of BiFeO3 in pellet form synthetized using solid state reaction and modified Pechini method | |
| CN103933967A (zh) | 一种纳米钼酸铋可见光催化剂的仿生合成方法 | |
| CN105289509A (zh) | 一种具有核壳结构的介孔复合材料制备方法 | |
| WO2012109846A1 (zh) | 一种用于肼降解催化剂的制备和应用方法 | |
| CN102091621A (zh) | 一种含Ni纳米晶粒二氧化钛微球及其制备与应用 | |
| Zhu et al. | Unique 3D interpenetrating capillary network of wood veneer for highly efficient cross flow filtration | |
| CN105056986A (zh) | 一种制备片状羟基硝酸氧铋光催化剂的方法及催化剂用途 | |
| CN108786673B (zh) | 一种磷酸镍/纳米金颗粒复合气凝胶的制备方法 | |
| CN104043463A (zh) | 一种可见光响应的降解聚丙烯酰胺的光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106732740B (zh) | 氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法 | |
| CN113351235A (zh) | 钯/碳化钼复合材料作为对硝基苯酚还原催化剂的应用 | |
| CN103626226A (zh) | 一种无模板制备中空纳米二氧化钛的方法 | |
| CN1274412C (zh) | 含Sr纳米晶粒TiO2微球和制备方法及其应用 | |
| CN103301866A (zh) | 一种纳米硅铝管负载氮掺杂二氧化钛的制备方法 | |
| CN108889294A (zh) | 一种可见光响应的CeVO4/BiVO4异质结的制备及其应用 | |
| CN103861580A (zh) | 一种纳米球状氧化铋光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN100408185C (zh) | 可见光区高活性氮掺杂纳米二氧化钛催化剂的制备方法 | |
| CN112569939A (zh) | 一种Fe3O4@C@TiO2材料及其制备方法、应用 | |
| CN103316646A (zh) | 一种多孔金属氧化物及其合成方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110615 |