CN104014325A - 一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学和催化技术领域，尤其是涉及一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶0.05-1∶1-2。本发明提供一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，该催化剂既能在可见光下进行催化，又有较高的电子转移能力，催化效率高，具有较广的潜在应用范围。

Description

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂

技术领域

本发明涉及化学和催化技术领域，尤其是涉及一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

背景技术

随着人口和经济的增长，环境和能源问题成为制约人类发展的两大因素。半导体光催化剂在处理染料废水和光解水制氢具有独特优势。与传统处理废水工艺相比，光催化具有反应条件温和、能耗低、无污染等优点，在环境和能源方面具有非常重要的应用前景。

石墨烯最大的特性是电子在其中的运动速度可以达到光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地应称为“载荷子”的性质和相对论性的中微子非常相似。

近年来对半导体光催化剂的研究越来越多，众所周知，TiO2由于廉价，无毒，稳定等优点被广泛的用作光催化剂。但锐钛矿相TiO2禁带宽度为3.2eV，它仅可吸收紫外光(占太阳光的4％)，量子效率低，不能用于实际生产染料废水处理。但TiO2由于其自身颜色为白色，不具备可见光响应的能力，在自然光中的利用效率更低。开发可见光响应型TiO2成为提高光利用率解决环境污染的迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷和满足市场需要，本发明提供一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，该催化剂既能在可见光下进行催化，又有较高的电子转移能力，催化效率高，具有较广的潜在应用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶0.05-1∶1-2。

具体地，所述二氧化钛为锐钛型。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

本发明的有益效果是：本发明提供一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，该催化剂既能在可见光下进行催化，又有较高的电子转移能力，催化效率高，具有较广的潜在应用范围。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步对本发明进行阐述，应理解，引用实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

实施例1

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶0.05∶1。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达80.2％。

实施例2

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶1∶1。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达90％。

实施例3

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶1∶2。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达93.3％。

实施例4

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶0.1∶2。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达85.2％。

实施例5

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛和纳米氧化铋复合而成，二氧化钛和纳米氧化铋的质量比为1∶1。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤2)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤3)将上述获得的纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达76.8％。

实施例6

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，由纳米锐钛型二氧化钛和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛和氧化石墨烯的质量比为1∶2。

一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤3)将上述获得的氧化石墨烯分散液和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。

当亚甲基蓝溶液浓度为10mg/L，可见光催化反应进行8h后，降解率可达15.5％。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，其特征在于：由纳米二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯复合而成，二氧化钛、纳米氧化铋和氧化石墨烯的质量比为1∶0.05-1∶1-2。

2.如权利要求1所述的一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂，其特征在于：所述二氧化钛为锐钛型。

3.如权利要求1或2所述的一种可见光响应纳米二氧化钛催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1)将氧化石墨在超声分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步骤2)将水溶性铋盐和尿素在水中搅拌溶解，混合液加热进行共沉淀反应，获得可见光响应的纳米氧化铋；

步骤3)将纳米二氧化钛在分散剂六偏磷酸的作用下，超声分散在水中，制得纳米二氧化钛分散液，

步骤4)将上述获得的氧化石墨烯分散液、纳米氧化铋和纳米二氧化钛分散液进行混合并加热搅拌，所得的产物离心分离，用去离子水洗涤，干燥后获得可见光响应纳米二氧化钛催化剂。