CN104383906A - 一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法 - Google Patents

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张文杰
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本发明涉及一种光催化剂的制备方法，具体讲设涉及一种采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，其属于环境净化功能材料技术领域；其以不同分子量的PEG系列表面活性剂作为成孔剂，采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂。随着PEG的加入，钛酸锶粉体细化、孔隙率和比表面积增大，多孔钛酸锶粉体具有更高的光催化活性和吸附能力。通过加入不同分子量的PEG，可以调整多孔钛酸锶的孔径分布和比表面积，以适应不同光催化过程的特殊要求。本发明方法工艺简单、条件温和及重复性好，在光化学电池、光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物等领域具有广泛的应用前景。

Description

一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化剂的制备方法，具体讲设涉及一种采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，其属于环境净化功能材料技术领域。
背景技术
光催化氧化技术采用半导体材料为光催化剂，通过光催化氧化还原反应降解有机和无机污染物。钙钛矿型多元复合金属氧化物的晶体结构和电子结构具有多样性，具备高的光生载流子移动性，是一种高效光催化材料。
钛酸锶属于钙钛矿型结构，是一种用途广泛的电子功能陶瓷材料，具有热稳定性好、介电损耗低、介电常数高等特点。此外，钛酸锶具有良好的光催化活性和适宜的禁带宽度(3.2～3.8eV)，在光化学电池、光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物等领域具有广泛的应用前景。近年来陆续有关于纳米钛酸锶制备新方法的报道，但在合成条件、晶粒尺寸控制、生产成本等方面还有待于完善，尤其是关于多孔钛酸锶制备方面的研究鲜有报道。
聚乙二醇PEG是一种非离子型表面活性剂，分子式为H-(O-CH2-CH2)n-OH，其中的桥氧原子-O-亲水，-CH2-CH2-亲油。通常情况下，聚乙二醇分子属于锯齿形长链，当溶于乙醇时变成曲折形长链。PEG在溶胶-凝胶体系中不仅对颗粒表面有包覆作用，且对溶胶中簇团的交联具有导向作用。由于PEG是高分子添加剂，可经高温煅烧除去，从而在产物中留下丰富的孔洞，形成样品的高孔隙率和高比表面积。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，其以不同分子量的PEG系列表面活性剂作为成孔剂，合成具有高孔隙率和高比表面积的多孔钛酸锶材料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法，其工艺步骤如下：
1)、溶胶反应过程
首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入1～20g聚乙二醇PEG，再加入0.1～2g硝酸锶，搅拌均匀制得溶液A；另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后制得淡黄色溶液B；将溶液B滴加到搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂；随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。
2)、凝胶化过程
将步骤1)形成的溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶；
3)、热处理过程
将步骤2)形成的凝胶研磨后在700～1000℃煅烧1～5h，即制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。
所述PEG的分子量为200～20000。
本发明的优点在于：其以不同分子量的PEG系列表面活性剂作为成孔剂，采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂；随着PEG的加入，钛酸锶粉体细化、孔隙率和比表面积增大，多孔钛酸锶粉体具有更高的光催化活性和吸附能力。通过加入不同分子量的PEG，可以调整多孔钛酸锶的孔径分布和比表面积，以适应不同光催化过程的特殊要求。
具体实施方式
实施例1
一种多孔钛酸锶光催化剂的其制备方法，包括下述工艺步骤：
1)、溶胶反应过程
首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入10g分子量为4000的PEG，再加入0.5g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A。另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B。将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂。随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。
2)、凝胶化过程
将溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶。
3)、热处理过程
将凝胶研磨后在800℃煅烧3h即可制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。
实施例2
一种多孔钛酸锶光催化剂的其制备方法，包括下述工艺步骤：
1)、溶胶反应过程
首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入8g分子量为10000的PEG，再加入1.0g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A。另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B。将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂。随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。
2)、凝胶化过程
将溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶。
3)、热处理过程
将凝胶研磨后在750℃煅烧3h即可制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。
实施例3
一种多孔钛酸锶光催化剂的其制备方法，包括下述工艺步骤：
1)、溶胶反应过程
首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入15g分子量为1000的PEG，再加入0.3g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A。另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B。将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂。随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。
2)、凝胶化过程
将溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶。
3)、热处理过程
将凝胶研磨后在700℃煅烧5h即可制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。

Claims (2)

1.一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法，其特征在于：其包括如下工艺步骤：
1)、溶胶反应过程
首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入1～20g聚乙二醇PEG，再加入0.1～2g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A；另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B；将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂；随着溶剂不断蒸发，形成溶胶；
2)、凝胶化过程
将步骤1)形成的溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶；
3)、热处理过程
将步骤2)形成的凝胶研磨后在700～1000℃煅烧1～5h即可制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。
2.根据权利要求1所述的一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的PEG的分子量为200～20000。
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