CN103007948A - 一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法 - Google Patents
一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103007948A CN103007948A CN2012105498495A CN201210549849A CN103007948A CN 103007948 A CN103007948 A CN 103007948A CN 2012105498495 A CN2012105498495 A CN 2012105498495A CN 201210549849 A CN201210549849 A CN 201210549849A CN 103007948 A CN103007948 A CN 103007948A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- chromium ion
- film
- copper
- nano 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
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法。首先采用溶胶凝胶法在玻璃基片镀上SiO2薄膜，再将镀上SiO2薄膜的玻璃基片浸入铜/铬离子双掺杂的二氧化钛溶胶中，经提拉、干燥和焙烧制备。与纯纳米二氧化钛光催化薄膜相比，在玻璃基片上镀SiO2薄膜的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜对亚甲基蓝染料的降解率提高了2倍。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料技术领域，具体而言，涉及一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法。
背景技术
近年来，利用半导体材料光催化降解有毒有害的污染物已成为比较热门的研究课题之一。该技术可以利用自然光源驱动化学反应，不仅能耗低、操作简便、反应条件温和、无二次污染，而且可有效地将有机污染物转化为无机小分子，达到深度矿化的目的。以二氧化钛为典型代表的半导体光催化技术在环境治理领域呈现出广阔的应用前景。它具有废水处理、空气净化、抗菌、除臭和自清洁等功能。然而TiO2的带隙较宽，只能吸收λ≤387nm的紫外光，光能的利用率低。
另外，根据在光催化反应中存在的状态，二氧化钛分为悬浮型和负载型两种。悬浮型的二氧化钛粉体虽然活性高，但在处理液相污染物过程中存在易凝聚、难回收等缺点。这严重限制了光催化技术的实用化。因此，在实际应用中需要将二氧化钛负载在载体上。但二氧化钛一旦被固定，其吸附性能则明显下降，导致光催化活性不高；另外，在玻璃上负载二氧化钛的热处理过程中，玻璃中的钠离子迁移至二氧化钛薄膜使其光催化活性显著下降。如何提高负载型二氧化钛的光催化活性已经成为二氧化钛光催化技术推广应用的关键。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高催化活性的玻璃负载铜/铬离子双掺杂二氧化钛光催化薄膜的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法，首先采用溶胶凝胶法在玻璃基片上镀上SiO2薄膜，再利用溶胶凝胶法在镀有SiO2薄膜的玻璃基片上制备铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜。
上述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将洁净的玻璃基片匀速浸入配好的SiO2溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉基片，然后在60℃烘干，然后置于马弗炉中在500℃焙烧1小时，得到镀有SiO2薄膜的玻璃基片；
（2）将体积百分比为11.5 %的钛酸丁酯、78.7 %的无水乙醇和9.8 %的冰乙酸搅拌混合均匀，形成溶液A；根据摩尔百分比MCu：MTi=0.5%~3.0%和MCr：MTi=1.0%~6.0%，分别计算称量所需的三水硝酸铜和九水硝酸铬，将Cu(NO3)2·3H2O和Cr(NO3)3·9H2O溶解于70%乙醇中得到溶液B；将溶液A与溶液B混合搅拌30-50分钟，得到稳定的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶；
（3）将镀有SiO2薄膜的玻璃基片匀速浸入配好的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉玻璃基片，接着在60℃烘干，然后置于马弗炉中在400℃-500℃焙烧1小时，得玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜。
上述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其中所述的摩尔百分比MCu:：MTi=1.0%和MCr：MTi=2.0%。
上述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其中所述的SiO2溶胶按如下方法配制：按正硅酸乙酯：无水乙醇：水：H+=1.0：10.7：1.2：1.3的摩尔比量取正硅酸乙酯、无水乙醇、水和盐酸，混合搅拌均匀，得到稳定的SiO2溶胶。
上述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其中所述的水为去离子水或蒸馏水。
本发明和现有技术相比具有如下优点和显著的进步：
（1）本发明的玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛的薄膜光催化性能高。与纯纳米二氧化钛薄膜相比，亚甲基蓝的降解率提高了2倍。
（2）本发明的玻璃负载型光催化薄膜起活性作用的纳米锐钛矿二氧化钛的颗粒小，形状规则均匀。
（3）本发明的玻璃负载型光催化薄膜制备简单，膜层均匀，与玻璃附着力强，不出现脱落现象。
（4）本发明的玻璃负载型光催化薄膜可重复使用，光催化活性几乎保持不变。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的铜/铬离子双掺杂二氧化钛光催化剂的XRD图谱。
图2为本发明实施例2制备的玻璃负载铜/铬离子双掺杂二氧化钛光催化薄膜扫描
电镜照片。
具体实施方式
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明制备的玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的光催化活性测试方法为：选择亚甲基蓝染料溶液作为模拟污染物进行降解，根据亚甲基蓝降解率的大小评价所制备光催化薄膜的光催化性能。将需要检测的光催化薄膜样品置于直径为9厘米的培养皿中，然后加入15mL 5mg/L亚甲基蓝染料溶液；将培养皿置于波长为253.7nm，功率为20W的紫外灯下（培养皿与紫外灯距离30厘米）照射60分钟。采用分光光度计，在亚甲基蓝最大吸收波长处（660nm） 测量光降解前后的亚甲基蓝溶液吸光度，按吸光度-亚甲基蓝浓度工作曲线换算成亚甲基蓝水溶液浓度，计算出亚甲基蓝降解率。
实施例1：
玻璃基片先用自来水清洗，再用蒸馏水和无水乙醇超声清洗5分钟，置于烘箱内烘干备用。将10g硅酸乙酯(10.7mL，0.048mol)溶解于30mL无水乙醇(0.51mol)中，搅拌均匀；再加入5mL12.2mol/L盐酸(0.061 mol)和1mL蒸馏水(0.056mol)，继续搅拌20分钟，得到稳定的SiO2溶胶。将洁净的玻璃基片匀速浸入配好的SiO2溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉基片，然后在60℃烘干。将干燥后的样品放入马弗炉中在500℃焙烧1小时，制备得到镀上SiO2薄膜的玻璃基片。
将8.2mL钛酸丁酯（又名钛酸四正丁酯）、56.2mL无水乙醇和7.0mL冰乙酸搅拌混合均匀，形成溶液A；根据摩尔百分比MCu:MTi=1.0%和MCr:MTi=2.0%分别计算和称量所需的三水硝酸铜和九水硝酸铬。将6.0′10-3g Cu(NO3)2●3H2O和2.0′10-2g Cr(NO3)3●9H2O溶解于5mL70%乙醇中得到溶液B。将溶液A与溶液B混合搅拌40分钟，得到稳定的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶。将镀上SiO2薄膜的玻璃基片匀速浸入配好的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉玻璃基片，然后在60℃烘干。将干燥后的光催化薄膜放入马弗炉中，在400℃焙烧1小时。
将实施例1制备的光催化薄膜样品置于直径为9厘米的培养皿中，然后加入15mL 5mg/L亚甲基蓝溶液；将培养皿置于波长为253.7nm，功率为20W的紫外灯下（培养皿与紫外灯距离30厘米）照射60分钟。采用分光光度计，在亚甲基蓝最大吸收波长处（660nm） 测量光解降前后的亚甲基蓝溶液吸光度，按吸光度-亚甲基蓝浓度工作曲线换算成亚甲基蓝水溶液浓度，计算出亚甲基蓝降解率为30.10%。
实施例2：
玻璃基片先用自来水清洗，再用蒸馏水和无水乙醇超声清洗5分钟，置于烘箱内烘干备用。将10g硅酸乙酯(10.7mL，0.048mol)溶解于30mL无水乙醇(0.51mol)中，搅拌均匀；再加入5mL12.2mol/L盐酸(0.061 mol)和1mL蒸馏水(0.056mol)，继续搅拌20分钟，得到稳定的SiO2溶胶。将洁净的玻璃基片匀速浸入配好的SiO2溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉基片，然后在60℃烘干。将干燥后的样品放入马弗炉中在500℃焙烧1小时，制备得到镀上SiO2薄膜的玻璃基片。
将8.2mL钛酸丁酯、56.2mL无水乙醇和7.0mL冰乙酸搅拌混合均匀，形成溶液A；根据摩尔百分比MCu:MTi=1.0%和MCr:MTi=2.0%分别计算和称量所需的三水硝酸铜和九水硝酸铬。将6.0′10-3g Cu(NO3)2●3H2O和2.0′10-2g Cr(NO3)3●9H2O溶解于5mL70%乙醇中得到溶液B。将溶液A与溶液B混合搅拌40分钟，得到稳定的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶。将镀上SiO2薄膜的玻璃基片匀速浸入配好的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉玻璃基片，然后在60℃烘干。将干燥后的光催化薄膜放入马弗炉中，在450℃焙烧1小时。
本实例制备的铜/铬离子双掺杂二氧化钛光催化剂的XRD图谱参见附图1。该图谱表明，铜/铬离子双掺杂的二氧化钛型态为锐钛矿。本实例制备的铜/铬离子双掺杂二氧化钛光催化薄膜扫描电镜照片参见图2，由照片可以看出，薄膜上的二氧化钛颗粒为50~100nm。
将实施例2制备的光催化薄膜样品置于直径为9厘米的培养皿中，然后加入15mL 5mg/L亚甲基蓝溶液；将培养皿置于波长为253.7nm，功率为20W的紫外灯下（培养皿与紫外灯距离30厘米）照射60分钟。采用分光光度计，在亚甲基蓝最大吸收波长处（660nm） 测量光降解前后的亚甲基蓝溶液吸光度，按吸光度-亚甲基蓝浓度工作曲线换算成亚甲基蓝水溶液浓度，计算出亚甲基蓝降解率为41.30%。
实施例3：
玻璃基片先用自来水清洗，再用蒸馏水和无水乙醇超声清洗5分钟，置于烘箱内烘干备用。将10g硅酸乙酯(10.7mL，0.048mol)溶解于30mL无水乙醇(0.51mol)中，搅拌均匀；再加入5mL12.2mol/L盐酸(0.061 mol)和1mL蒸馏水(0.056mol)，继续搅拌20分钟，得到稳定的SiO2溶胶。将洁净的玻璃基片匀速浸入配好的SiO2溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉基片，然后在60℃烘干。将干燥后的样品放入马弗炉中在500℃焙烧1小时，制备得到镀上SiO2薄膜的玻璃基片。
将8.2mL钛酸丁酯、56.2mL无水乙醇和7.0mL冰乙酸搅拌混合均匀，形成溶液A；根据摩尔百分比MCu:MTi=1.0%和MCr:MTi=2.0%分别计算和称量所需的三水硝酸铜和九水硝酸铬。将6.0′10-3g Cu(NO3)2●3H2O和2.0′10-2g Cr(NO3)3●9H2O溶解于5mL70%乙醇中得到溶液B。将溶液A与溶液B混合搅拌40分钟，得到稳定的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶。将镀上SiO2薄膜的玻璃基片匀速浸入配好的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉玻璃基片，然后在60℃烘干。将干燥后的光催化薄膜放入马弗炉中，在500℃焙烧1小时。
将实施例3制备的光催化薄膜样品置于直径为9厘米的培养皿中，然后加入15mL 5mg/L亚甲基蓝溶液；将培养皿置于波长为253.7nm，功率为20W的紫外灯下（培养皿与紫外灯距离30厘米）照射60分钟。采用分光光度计，在亚甲基蓝最大吸收波长处（660nm） 测量光降解前后的亚甲基蓝溶液吸光度，按吸光度-亚甲基蓝浓度工作曲线换算成亚甲基蓝水溶液浓度，计算出亚甲基蓝降解率为31.30%。
Claims (5)
1.一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法，其特征在于：首先采用溶胶凝胶法在玻璃基片上镀上SiO2薄膜，再利用溶胶凝胶法在镀有SiO2薄膜的玻璃基片上制备铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜。
2.根据权利要求1所述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
（1）将洁净的玻璃基片匀速浸入配好的SiO2溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉基片，然后在60℃烘干，然后置于马弗炉中在500℃焙烧1小时，得到镀有SiO2薄膜的玻璃基片；
（2）将体积百分比为11.5 %的钛酸丁酯、78.7 %的无水乙醇和9.8 %的冰乙酸搅拌混合均匀，形成溶液A；根据摩尔百分比MCu：MTi=0.5%~3.0%和MCr：MTi=1.0%~6.0%，分别计算称量所需的三水硝酸铜和九水硝酸铬，将Cu(NO3)2·3H2O和Cr(NO3)3·9H2O溶解于70%乙醇中得到溶液B；将溶液A与溶液B混合搅拌30-50分钟，得到稳定的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶；
（3）将镀有SiO2薄膜的玻璃基片匀速浸入配好的铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛溶胶中，以5cm/min的提拉速度垂直向上提拉玻璃基片，接着在60℃烘干，然后置于马弗炉中在400℃-500℃焙烧1小时，得玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜。
3.根据权利要求2所述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其特征在于：所述的摩尔百分比MCu:：MTi=1.0%和MCr：MTi=2.0%。
4.根据权利要求2所述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其特征在于：所述的SiO2溶胶按如下方法配制：按正硅酸乙酯：无水乙醇：水：H+=1.0：10.7：1.2：1.3的摩尔比量取后混合搅拌均匀，得到稳定的SiO2溶胶。
5.根据权利要求4所述玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜制备方法，其特征在于：所述的水为去离子水或蒸馏水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012105498495A CN103007948A (zh) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | 一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012105498495A CN103007948A (zh) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | 一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103007948A true CN103007948A (zh) | 2013-04-03 |
Family
ID=47957380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012105498495A Pending CN103007948A (zh) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | 一种玻璃负载铜/铬离子双掺杂纳米二氧化钛光催化薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103007948A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110935476A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-03-31 | 华南农业大学 | 一种掺杂改性的TiO2光催化薄膜及其制备方法与应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1502405A (zh) * | 2002-11-26 | 2004-06-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 基体上金属离子非均匀掺杂二氧化钛光催化剂薄膜及其制备方法 |
-
2012
- 2012-12-18 CN CN2012105498495A patent/CN103007948A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1502405A (zh) * | 2002-11-26 | 2004-06-09 | 中国科学院广州能源研究所 | 基体上金属离子非均匀掺杂二氧化钛光催化剂薄膜及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110935476A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-03-31 | 华南农业大学 | 一种掺杂改性的TiO2光催化薄膜及其制备方法与应用 |
| CN110935476B (zh) * | 2019-11-05 | 2021-07-09 | 华南农业大学 | 一种掺杂改性的TiO2光催化薄膜及其制备方法与应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102284284B (zh) | 一种直接法制备具有可见光响应的分子印迹型TiO2/WO3复合光催化剂的方法 | |
| CN106582892B (zh) | 纳米TiO2涂层结构及其制备方法和用途 | |
| Xu et al. | Novel N− F-codoped TiO2 inverse opal with a hierarchical meso-/macroporous structure: synthesis, characterization, and photocatalysis | |
| CN101402043B (zh) | 一种利用可见光光催化净化材料的空气净化方法 | |
| CN106492849B (zh) | 一种BiOCl超薄纳米片光催化剂的制备方法 | |
| CN109647480A (zh) | 一种g-C3N4-TiO2/AC光催化材料的制备方法 | |
| CN102895965B (zh) | Er3+:Y3Al5O12/TiO2复合膜及其在催化降解有机染料中的应用 | |
| CN103480353A (zh) | 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法 | |
| CN104475079A (zh) | 一种负载型光催化复合材料的制备方法 | |
| CN103071478A (zh) | 一种用于染料废水处理的光催化材料及其制备方法 | |
| CN108940332B (zh) | 一种高活性MoS2/g-C3N4/Bi24O31Cl10复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102211033A (zh) | 铂、氮共掺杂活性炭负载型二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN105642331B (zh) | 一种二维纳米片状光催化剂的制备方法 | |
| 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 | |
| CN102698809A (zh) | 一种H3PW12O40/纳米TiO2复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102600865B (zh) | 用于降解有机染料废水污染物的光催化剂及其制备方法 | |
| CN108126719A (zh) | 一种磷钨酸掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN103230802A (zh) | 一种可见光响应的复合光催化剂的制备方法及其除砷方法 | |
| CN100406125C (zh) | 高活性铁/锡离子共掺杂纳米二氧化钛光触媒的制备方法 | |
| CN102641731B (zh) | 活性碳纤维负载掺钙二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN103272588A (zh) | 一种可回收的漂浮型Pt-TiO2/漂珠光催化剂及其制备方法 | |
| CN108339574A (zh) | 一种可见光催化降解罗丹明b的钛基复合材料及其制备 | |
| CN103861593A (zh) | 一种铬银共掺杂纳米TiO2光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN101857390A (zh) | 一种具有抗菌和隔热功能的复合粉体及其制备方法和用途 | |
| CN101703925B (zh) | 铥掺杂钛溶胶及可见光下降解织物有机污物的方法 |
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 |
Application publication date: 20130403 |