CN102974356A - 一种钛锌铁复合光催化剂及其制备方法 - Google Patents

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李伯平
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Abstract

本发明提供了一种钛锌铁复合光催化剂及其制备方法，所述复合光催化剂是由含钛、锌、铁三种光催化物质制备而成，三种物质摩尔比为：2∶1.5∶1。本发明还提供了所述复合光催化剂的制备方法。本发明的复合光催化剂由含钛、锌、铁三种光催化物质掺杂而成，拓宽了光催化响应波长范围，使得本发明的一种钛锌铁复合光催化剂在可见光条件下具有较高的光催化效率。另外，本发明的复合光催化剂中，钛、锌、铁含量很低，非常环保。

Description

一种钛锌铁复合光催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于光催化剂领域，尤其涉及一种钛锌铁复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
光催化技术的低能耗、易操作、无二次污染等特点，在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。常用的光催化剂主要为TiO2、ZnO、CdS等半导体材料，它们在紫外线的照射下价带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子一空穴对。电子一空穴对迁移至半导体表面后，通过发生氧化还原反应从而起到降解污染物的作用。ZnO体相材料的禁带宽度为3.2ev，在紫外光的照射下具有光催化剂的作用。但是现有技术中ZnO的光催化响应范围仅为紫外光领域，对能量要求较高，导致其他可见光波长范围内的光催化效率很低。
CN101502792A中公开了一种无机敏化可见光催化剂，由光催化活性物种和光敏化剂组成，其中光催化物种为二氧化钛或氧化锌，光敏化剂为三氧化二铬或三氧化二铁。CN101664676A中公开了一种复合金属氧化物/碳纳米管型可见光催化剂，通过在层状氢氧化物的层板间引入Cr3+、In3+、Ga3+进行原位复合，然后高温焙烧得到光催化剂。上述专利中，Cr3+离子以氧化物或复合氧化物形式存在，用量较大，制备过程中对环境污染较大。另外，碳纳米管价格昂贵，成本较高。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的光催化剂在可见光条件下光催化剂效率低、对环境污染大的缺陷。
本发明提供了一种钛锌铁复合光催化剂，由含钛、锌、铁三种光催化物质制备而成，三种物质摩尔比为：2∶1.5∶1。
所述复合光催化剂的粒径为10～15nm，光催化波长为460～600nm。
本发明还提供了一种钛锌铁复合光催化剂制备方法，包括以下步骤：
(1)在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；
(2)在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；
(3)将黄色沉淀物质经分离、在80～90℃下烘干4～5小时，然后在500～600℃下焙烧5～6小时即可得到所述的复合光催化剂。
本发明的应用方法是：一种钛锌铁复合光催化剂主要用于污水处理，加入本发明复合光催化剂的废水，在可见光的照射下反应1-2h，废水中COD和色度的去除率均达到90％以上，符合行业废水排放标准。
本发明提供的一种钛锌铁复合光催化剂为含钛、锌、铁三种光催化物质掺杂而成，拓宽了光催化响应波长范围，使得本发明的一种钛锌铁复合光催化剂在可见光条件下具有较高的光催化效率。另外，本发明的一种钛锌铁复合光催化剂中，含钛、锌、铁三种光催化物质以掺杂形式存在，因此含钛、锌、铁三种光催化物质的用量得到大大降低，非常环保。
具体实施方式
本发明提供了一种钛锌铁复合光催化剂，由含钛、锌、铁三种光催化物质制备而成，三种物质摩尔比为：2∶1.5∶1。
本发明的发明人发现，含钛、锌、铁三种光催化物质拓宽了光催化响应波长范围，使得本发明的一种钛锌铁复合光催化剂在可见光条件下具有较高的光催化效率，光催化响应范围拓展到可见光波长区域。
本发明对复合光催化剂的粒径没有特殊限制，在现有技术的粒径范围内即可。具体地，所述复合光催化剂的粒径为10～15nm。
本发明的复合光催化剂在可见光区域内均具有较好的光催化活性。优选情况下，在光催化波长为460～600nm时本发明的复合光催化剂的光催化活性最强。
本发明还提供了所述复合光催化剂的一种制备方法，包括以下步骤：
(1)在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；
(2)在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；
(3)将黄色沉淀物质经分离，在80～90℃下烘干4～5小时，然后在500～600℃下焙烧5～6小时即可得到所述的复合光催化剂。
实例1
在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；将黄色沉淀物质经分离，在80℃下烘干4小时，然后在500℃下焙烧5小时即可得到所述的复合光催化剂；加入该复合光催化剂的废水，在可见光的照射下反应1h，废水中COD和色度的去除率达92％，符合行业废水排放标准。
实例2
在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；将黄色沉淀物质经分离，在85℃下烘干5小时，然后在600℃下焙烧5.5小时即可得到所述的复合光催化剂；加入该复合光催化剂的废水，在可见光的照射下反应1.5h，废水中COD和色度的去除率达94％，符合行业废水排放标准。
实例3
在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；将黄色沉淀物质经分离，在90℃下烘干4.5小时，然后在550℃下焙烧6小时即可得到所述的复合光催化剂；加入该复合光催化剂的废水，在可见光的照射下反应2h，废水中COD和色度的去除率达96％，符合行业废水排放标准。

Claims (3)

1.一种钛锌铁复合光催化剂，其特征在于：所述复合光催化剂是由含钛、锌、铁三种光催化物质制备而成，三种物质摩尔比为：2∶1.5∶1。
2.根据权利1要求所述一种钛锌铁复合光催化剂，其特征在于：所述复合光催化剂的粒径为10～15nm，光催化波长为460～600nm。
3.根据权利1要求所述一种钛锌铁复合光催化剂制备方法，其特征在于：
(1)在氢氧化钠溶液中，搅拌状态下，先加入硫酸锌，生成白色沉淀，再滴加硫酸亚铁溶液，继续滴加硫酸锌，直至沉淀完全溶解；以金属离子计，水溶性锌盐与水溶性铁盐的摩尔比为1.5∶1；
(2)在上述溶液中加入冰醋酸和丙酮，并滴加钛酸四丁酯，不断搅拌，生成淡黄色沉淀；
(3)将黄色沉淀物质经分离，在80～90℃下烘干4～5小时，然后在500～600℃下焙烧5～6小时即可得到所述的复合光催化剂。
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