CN103464182A - 一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法 - Google Patents

一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103464182A
CN103464182A CN201310421553XA CN201310421553A CN103464182A CN 103464182 A CN103464182 A CN 103464182A CN 201310421553X A CN201310421553X A CN 201310421553XA CN 201310421553 A CN201310421553 A CN 201310421553A CN 103464182 A CN103464182 A CN 103464182A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bismuth
powder
nano
tio
rutile
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
CN201310421553XA
Other languages
English (en)
Inventor
樊彩梅
朵芳芳
李双志
张小超
候红串
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.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
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 Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201310421553XA priority Critical patent/CN103464182A/zh
Publication of CN103464182A publication Critical patent/CN103464182A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开一种金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法。包括以下步骤：第一步，将钛化合物加入到醇类溶剂中，混合均匀后加入一定量蒸馏水，于烘箱中80℃以下低温放置，产生沉淀后分离水洗，然后干燥即得金红石相TiO2粉体；第二步，将制得的金红石相TiO2粉体按一定的摩尔比加入到含铋化合物溶液中，同样于烘箱中80℃以下低温放置，产生沉淀洗涤干燥后即为金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体。此方法操作简单，设备要求低，耗能小，便于实现大规模生产。

Description

一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法
技术领域
本发明一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，属于半导体光催化剂研究领域，具体涉及一种金红石相TiO2/BiOX（X=Cl，Br，I）纳米光催化剂粉体的低温制备方法的技术方案。
背景技术
    BiOX（X=Cl，Br，I）作为一种新型的半导体光催化剂，由于其独特的层状结构表现出一定的光催化能力，但是单一相的BiOX，光生电子和空穴易复合。为了提高光催化效率，很多研究开展对半导体进行耦合，形成具有异质结的复合结构，有效分离光生电子和空穴到催化剂的不同部位。与BiOX进行复合的半导体材料有：TiO2、Bi2O3、AgI、WO3，其中，关于BiOX与TiO2复合的报道有：专利CN 102658180 A、文献Acta Phys. Chim. Sin. 2012, 28(8), 1985-1991，J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7371–7378等，但是这些报道中TiO2均为锐钛矿型TiO2，TiO2有三种晶型：锐钛矿、金红石和板钛矿，相对锐钛矿型TiO2（禁带宽约为3.2 eV）而言，金红石TiO2有更小的禁带宽度（禁带宽约为3.0 eV），具有更宽的可见光响应范围。目前专利和文献中还未有BiOX与金红石相TiO2形成复合半导体的报道。
发明内容
本发明一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，目的在于提供一种低温制备金红石相TiO2/BiOX（X=Cl，Br，I）纳米光催化剂粉体的制备方法，该粉体对污染物具有较强的降解能力，尤其对苯酚等无色有机污物具有较强的光催化降解能力，该制备方法反应能耗低，对设备要求低，原料廉价易得，便于大规模生产。
    本发明一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，其特征在于是一种金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法，该方法的具体工艺步骤包括：
    1） 制备钛前躯体：将钛化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1~20 mol/L的钛前躯体；
    2）将步骤1）形成的钛前躯体在常温下搅拌0.1~3 h，然后加入去离子水，去离子水与醇类溶剂的体积比为1~5∶1，继续搅拌均匀；
3）制备金红石相纳米TiO2粉体：将步骤2）制备的溶液置于烘箱中，在30~80 ℃下加热12~48 h后将所得溶液沉淀水洗，再在30~80℃下干燥，得到粒度为5~100 nm金红石相纳米TiO2粉体；
4）制备含铋化合物的醇溶液：将含铋化合物粉体加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1~20 mol/L的含铋化合物的醇溶液；
    5）将步骤3）制得的金红石相纳米TiO2粉体加入到步骤4）得到的含铋化合物的醇溶液中，分散后，滴加与含铋化合物等摩尔量的KX溶液，其中X=Cl，Br，I，搅拌均匀；
    6）将步骤5）制备的物质按照步骤3）方法操作，最后得到粒度为20~800 nm金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体。
上述一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，其特征在于是所述的钛化合物为钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氯化钛和钛酸四正丙酯中的一种。
上述一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，其特征在于是所述的多元醇类溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇和一缩二乙二醇中的一种。
上述一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法，其特征在于是所述的铋系化合物为五水硝酸铋、氯化铋、溴化铋、碘化铋和乙酸铋中的一种。
本发明一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法的优点为：避免了高温高压制备条件的限制性，低温制备降低了反应能耗，对设备要求低，原料廉价易得，便于大规模生产。且制备的金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体对污染物具有较强的降解能力，尤其对苯酚等无色有机污物具有较强的光催化降解能力，可以用于污水处理等环保领域。
附图说明：
    图1为实施方式1，2，3制备的纳米光催化剂粉体BiOCl/TiO2，BiOBr/TiO2，BiOI/TiO2及金红石相TiO2的XRD图谱；
    图2为实施方式1，2，3制备的纳米光催化剂粉体BiOCl/TiO2，BiOBr/TiO2，BiOI/TiO2对苯酚溶液的降解率图（测试所采用的光源为500 W氙灯，光源波长范围为200~800 nm，苯酚浓度为：10 mg/L）。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚明白，下面将用实施方式具体给予详细说明，但本发明的内容不只局限于所列举的实施方式的范围。
实施方式1：
金红石相TiO2/BiOCl纳米光催化剂粉体的低温制备。
1）制备钛前躯体：将钛化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为20 mol/L的钛前躯体；
    2）将步骤1)形成的钛前躯体在常温下搅拌3 h，然后加入去离子水，去离子水与醇类溶剂的体积比为1∶5，继续搅拌均匀；
3）制备金红石相纳米TiO2粉体：将步骤2）制备的溶液置于烘箱中，在80 ℃下加热48 h后将所得溶液沉淀水洗，再在80℃下干燥，得到粒度为100 nm金红石相纳米TiO2粉体；
4）制备含铋化合物的醇溶液：将含铋化合物粉体加入到醇类溶剂中，形成浓度为20 mol/L的含铋化合物的醇溶液； 
    5）将步骤3）制备的金红石相TiO2粉体按50%摩尔百分比加入到溶有50% BiOCl摩尔百分比Bi(NO3)3·5H2O的乙二醇溶剂中，搅拌1 h使其分散均匀，然后加入与Bi(NO3)3·5H2O相同摩尔质量的KCl水溶液，继续搅拌3 h然后放入50 ℃烘箱中陈化24 h后洗涤干燥，即得金红石相TiO2/BiOCl纳米光催化剂的粉体。
    6）将步骤3）制备的金红石相TiO2粉体按25%摩尔百分比加入到溶有75% BiOCl摩尔百分比BiCl3的乙醇溶剂中，搅拌2 h使其分散均匀，然后加入与氯化铋相同摩尔量的KCl水溶液，继续搅拌2 h然后放入80 ℃烘箱中陈化36 h后洗涤干燥，即得金红石相TiO2/BiOCl纳米光催化剂粉体。
实施方式2：
金红石相TiO2/BiOBr纳米光催化剂粉体的低温制备。
1）制备钛前躯体：将钛化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1 mol/L的钛前躯体；
    2）将步骤1)形成的钛前躯体在常温下搅拌0.1 h，然后加入去离子水，去离子水与醇类溶剂的体积比为1∶1，继续搅拌均匀；
3）制备金红石相纳米TiO2粉体： 将步骤2）制备的溶液置于烘箱中，在30℃下加热12 h后将所得溶液沉淀水洗，再在30℃下干燥，得到粒度为5 nm金红石相纳米TiO2粉体；
4）制备含铋化合物的醇溶液：将含铋化合物粉体加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1mol/L的含铋化合物的醇溶液； 
    5）将步骤3）制备的TiO2粉体按25%摩尔百分比加入到溶有75% BiOBr摩尔百分比Bi(NO3)3·5H2O的乙二醇溶剂中，搅拌1 h使其分散均匀，然后加入与Bi(NO3)3·5H2O相同摩尔量的KBr水溶液，继续搅拌2 h然后放入60 ℃烘箱中陈化24 h后洗涤干燥，即得TiO2/BiOBr纳米光催化剂的粉体；
6）将步骤3）制备的TiO2粉体按75%摩尔百分比加入到溶有25% BiOBr摩尔百分比溴化铋的异丙醇溶剂中，搅拌4h使其分散均匀，加水后继续搅拌2 h然后放入40 ℃烘箱中陈化24 h后洗涤干燥，即得金红石相TiO2/BiOBr纳米光催化剂粉体。
实施方式3：
金红石相TiO2/BiOI纳米光催化剂粉体 的低温制备。
1）制备钛前躯体：将钛化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为10 mol/L的钛前躯体；
    2）将步骤1）形成的钛前躯体在常温下搅拌2 h，然后加入去离子水，去离子水与醇类溶剂的体积比为1∶3，继续搅拌均匀；
3）制备金红石相纳米TiO2粉体：将步骤2）制备的溶液置于烘箱中，在60 ℃下加热24 h后将所得溶液沉淀水洗，再在60℃下干燥，得到粒度为80 nm金红石相纳米TiO2粉体；
4）制备含铋化合物的醇溶液：将含铋化合物粉体加入到醇类溶剂中，形成浓度为10 mol/L的含铋化合物的醇溶液；
    5）将步骤3）制备的TiO2粉体按25% BiOI摩尔百分比加入到溶有75%摩尔百分比Bi(NO3)3·5H2O的乙二醇溶剂中，搅拌1 h使其分散均匀，然后加入与Bi（NO3)3·5H2O相同摩尔量的KI水溶液，继续搅拌2 h然后放入50 ℃烘箱中陈化24 h后洗涤干燥，即得金红石相TiO2/BiOI纳米光催化剂粉体；
6）将步骤3）制备的TiO2粉体按25% BiOI摩尔百分比加入到溶有75%摩尔百分比乙酸铋的一缩二乙二醇溶剂中，搅拌1 h使其分散均匀，然后加入与乙酸比相同摩尔量的KI水溶液，继续搅拌2 h然后放入50 ℃烘箱中陈化12 h后洗涤干燥，即得金红石相TiO2/BiOI纳米光催化剂粉体。

Claims (4)

1. 一种金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法，其特征包括以下步骤：
    1）将钛化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1~20 mol/L的钛前躯体；
2）将步骤1）形成的钛前躯体在常温下搅拌0.1~3 h，然后加入去离子水，去离子水与醇类溶剂的体积比为：1~5：1，继续搅拌均匀；
3）将步骤2）的溶液至于烘箱中30~80℃加热，12~48 h后将所得沉淀水洗，30~80 ℃干燥得到粒度为5~100 nm的金红石相纳米TiO2粉体；
4）将含铋化合物加入到醇类溶剂中，形成浓度为0.1~20 mol/L的含铋化合物的醇溶液；
    5）将步骤3）制得的金红石相纳米TiO2粉体加入到步骤4）得到的含铋化合物的醇溶液中，分散后，滴加与含铋化合物等摩尔量的KX（X=Cl，Br，I）溶液，搅拌均匀；
    6）将步骤5）制备的物质按照步骤3）方法操作，最后得到粒度为20~800 nm金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体。
2.根据权利要求1所述的金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法，其特征在于所述的钛化合物为钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氯化钛、钛酸四正丙酯中的一种。
3.根据权利要求1所述的金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法，其特征在于所述的醇为乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、一缩二乙二醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的金红石相TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的低温制备方法，其特征在于所述的铋系化合物为五水硝酸铋、氯化铋、溴化铋、碘化铋、乙酸铋中的一种。
CN201310421553XA 2013-09-17 2013-09-17 一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法 Pending CN103464182A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310421553XA CN103464182A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310421553XA CN103464182A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103464182A true CN103464182A (zh) 2013-12-25

Family

ID=49789354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310421553XA Pending CN103464182A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 一种TiO2/BiOX纳米光催化剂粉体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103464182A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105916812A (zh) * 2014-01-16 2016-08-31 默克专利股份有限公司 基于铋化合物的颜料
CN112452344A (zh) * 2020-12-14 2021-03-09 北京科技大学 一种原位合成单原子Bi0桥接的TiO2@BiOCl复合光催化材料的方法
CN112536050A (zh) * 2020-12-15 2021-03-23 陕西科技大学 Bi2O2SiO3-Si2Bi24O40-BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102658180A (zh) * 2012-05-11 2012-09-12 上海师范大学 大比表面积核-壳TiO2-BiOCl异质结光催化剂及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102658180A (zh) * 2012-05-11 2012-09-12 上海师范大学 大比表面积核-壳TiO2-BiOCl异质结光催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAWEN WANG ET AL: "Low Temperature Synthesis and Photocatalytic Activity of Rutile TiO2 Nanorod Superstructures", 《J. PHYS. CHEM. C》 *
李慧泉等: "具有不同Bi/Ti摩尔比的BiOI/TiO2(A)光催化剂的结构与性能", 《物理化学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105916812A (zh) * 2014-01-16 2016-08-31 默克专利股份有限公司 基于铋化合物的颜料
CN105916812B (zh) * 2014-01-16 2017-09-08 默克专利股份有限公司 基于铋化合物的颜料
US9890287B2 (en) 2014-01-16 2018-02-13 Merck Patent Gmbh Pigments
CN112452344A (zh) * 2020-12-14 2021-03-09 北京科技大学 一种原位合成单原子Bi0桥接的TiO2@BiOCl复合光催化材料的方法
CN112452344B (zh) * 2020-12-14 2021-09-14 北京科技大学 一种原位合成单原子Bi0桥接的TiO2@BiOCl复合光催化材料的方法
CN112536050A (zh) * 2020-12-15 2021-03-23 陕西科技大学 Bi2O2SiO3-Si2Bi24O40-BiOX双异质结复合光催化剂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bai et al. Homophase junction for promoting spatial charge separation in photocatalytic water splitting
Zhang et al. Construction of a novel BON-Br-AgBr heterojunction photocatalysts as a direct Z-scheme system for efficient visible photocatalytic activity
Zou et al. Lanthanum orthovanadate/bismuth oxybromide heterojunction for enhanced photocatalytic air purification and mechanism exploration
Lv et al. In situ controllable synthesis of novel surface plasmon resonance-enhanced Ag2WO4/Ag/Bi2MoO6 composite for enhanced and stable visible light photocatalyst
Yanhong et al. A study of quantum confinement properties of photogenerated charges in ZnO nanoparticles by surface photovoltage spectroscopy
Zhao et al. Structure, synthesis, and applications of TiO2 nanobelts
Li et al. Nature-derived approach to oxygen and chlorine dual-vacancies for efficient photocatalysis and photoelectrochemistry
He et al. Z-scheme SnO2− x/g-C3N4 composite as an efficient photocatalyst for dye degradation and photocatalytic CO2 reduction
Shi et al. Photocatalytic activity enhancement for Bi2WO6 by fluorine substitution
Zhao et al. Structural, electronic, and optical properties of Eu-doped BiOX (X= F, Cl, Br, I): a DFT+ U study
Xie et al. Controllable Synthesis of Zn x Cd1–x S@ ZnO Core–Shell Nanorods with Enhanced Photocatalytic Activity
CN102513079B (zh) 具有高效光电活性的可控晶形二氧化钛与石墨烯复合材料及其制备方法
CN102335602B (zh) 一种钨酸铋复合光催化剂及其制备和应用
Fu et al. Construction of three-dimensional g-C3N4/Gr-CNTs/TiO2 Z-scheme catalyst with enhanced photocatalytic activity
Zhao et al. Unique bar-like sulfur-doped C3N4/TiO2 nanocomposite: excellent visible light driven photocatalytic activity and mechanism study
CN101947464B (zh) 一种凹凸棒石粘土复合可见光催化剂的制备方法
Lin et al. Ag3PO4 quantum dots sensitized AgVO3 nanowires: A novel Ag3PO4/AgVO3 nanojunction with enhanced visible-light photocatalytic activity
CN104646037A (zh) BiOXs光催化剂、石墨烯复合的BiOXs光催化剂、及其制备方法
Qu et al. A novel ternary Bi4NbO8Cl/BiOCl/Nb2O5 architecture via in-situ solvothermal-induced electron-trap with enhanced photocatalytic activities
Liu et al. A novel Z-scheme BiPO4-Bi2O2 (OH)(NO3) heterojunction structured hybrid for synergistic photocatalysis
Abdellatif et al. A highly efficient dual-phase GaN (O)/Nb2O5 (N) photocatalyst prepared through nitridation and reoxidation process for NO removal
Ding et al. Structural phase-transition in CeVO4 nanobelts by P-doping enables better levofloxacin photocatalysis
Man et al. Studies on CsxWO3/BiOCl composite as a novel visible light droven photocatalyst
CN108355692A (zh) 碳自掺杂的石墨相氮化碳/二氧化钛纳米复合材料及其制备方法、应用
Rani et al. Ultrafine M-doped TiO2 (M= Fe, Ce, La) nanosphere photoanodes for photoelectrochemical water-splitting applications

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: 20131225