CN104549298A - 一种新型的钛酸盐光催化降解材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种新型的钛酸盐光催化降解材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104549298A CN104549298A CN201510055118.9A CN201510055118A CN104549298A CN 104549298 A CN104549298 A CN 104549298A CN 201510055118 A CN201510055118 A CN 201510055118A CN 104549298 A CN104549298 A CN 104549298A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compound containing
- ion
- titanate
- hours
- lithium
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Abstract
本发明公开了一种可见光响应的钛酸盐光催化剂LiFe2.5Ti3O9及其制备方法。发明采用高温固相法、化学溶液法或共沉淀法制备，可以控制产物的物相组成和晶粒粗化，制备的材料分散性好、颗粒度均匀。原料廉价易得，制备工艺简单，生产设备要求低，操作安全，制备的光催化剂样品LiFe2.5Ti3O9具有高效的光催化降解效果，在可见光响应下能够分解有害化学物质、净化环境，钛酸盐光催化剂LiFe2.5Ti3O9避免TiO2禁带宽度大、不吸收可见光的弱点，且LiFe2.5Ti3O9的化学稳定性好，具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于一种新型无机光催化剂材料的制备方法领域，特别涉及用于降解有机污染物的光催化剂LiFe2.5Ti3O9及其制备方法。
背景技术
自1972年Fujishima和Honda发现在TiO2电极材料表面光响应产氢现象以来(Fujishima, A. Honda, K.,
Nature 238, 37-38)，光催化作为解决环境污染和能源危机一种潜在技术引起全世界的关注。TiO2受到紫外线的照射，当能量大于或等于其禁带宽度时，价带上的电子被激发，越过禁带进入导带，形成带负电的高活性电子(e-)，同时在价带上产生相应的空穴(h+)，电子与空穴分离并迁移到颗粒表面的不同位置，还原和氧化吸附在表面上的H2O和O2，生成·OH和·O2-自由基，充分与周围的环境作用，发生复杂的氧化、还原反应，这些自由基可以分解有机物生成二氧化碳和水，从而对其表面的有机污染物气体进行降解，同时这些自由基还具有杀菌作用。
TiO2以其廉价无毒，催化活性高，化学稳定性好等优点受到广泛关注，特别是以P25为代表的一系列商品化TiO2纳米粉体，更是显示了优异的光催化性能，然而粉体回收困难，而且会对原体系造成二次污染，无法在循环系统下重复利用，而且本征的TiO2只具有紫外光响应，禁带较宽(3.2eV)，仅能吸收小于387nm的紫外光，对太阳能利用率低；且其载流子的复合率高，光量子产率低，光催化效率和对太阳光的利用率较低，从而制约了其在室内空气治理方面的应用。解决途径主要包括两方面，一方面是对TiO2进行掺杂改性，另一方面是开发非TiO2光催化材料。
新型光催化材料，如氧氮化物、钛酸盐、钨酸盐、钒酸盐、铌酸盐、铬酸盐等非氧化钛可见光响应的光催化剂的开发已经受到人们的重视。国内公开的发明专利（公开号CN101337182）报道了一种采用有机或无机盐钛源、锌盐、表面活性剂制备的钛酸锌复合氧化物新型光催化剂，该催化剂在太阳光和紫外光照射下对污水中的甲基橙、甲基紫、亚甲基蓝体现出优良的光催化性能。该方法需要添加表面活性剂，制备过程复杂，不利于规模化生产。国内公开的发明专利（公开号CN101829556A）报道了一种具有层状微观结构的钛酸钙，该催化剂能有效光催化氧化污染水体中的三价砷，将产生的五价砷吸附去除。对于钛酸盐光催化剂的研究已经有很多，但是对于LiFe2.5Ti3O9的光催化性能研究还没有见到报道，因此我们对LiFe2.5Ti3O9的光催化性能进行了研究，结果发现该化合物在可见光响应下可以高效地催化降解亚甲基蓝溶液。
发明内容
本发明目的是为了提供一种制备方法简单、对许多有机污染物的可见光催化降解性能优良、具有较强的应用前景的钛酸盐光催化剂及其制备方法。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型的钛酸盐光催化材料，它的化学式为LiFe2.5Ti3O9所述的钛酸光催化材料在可见光的照射下，120min对亚甲基蓝的去除率达到89.26%。
所述的钛酸盐光催化材料LiFe2.5Ti3O9光催化剂，形貌为球形颗粒，颗粒平均粒径为200nm。
一种钛酸盐光催化材料的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤：
（1）按化学式LiFe2.5Ti3O9中各元素的化学计量比，分别称取含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物、含有钛离子的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；
（2）将上述混合物在空气气氛下预煅烧1～2次，煅烧温度为300～900℃，一次的煅烧时间为4～12小时；
（3）自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900～1450℃，煅烧时间为8～16小时，自然冷却后得到一种新型的钛酸盐光催化材料；
（4）用该方法制备的氧化物粉末，其颗粒较大而表面积较小，可以通过球磨等粉碎手段使颗粒粒径变小。
所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为二氧化钛、硫酸钛中的一种或者两种组合。
所述步骤（2）煅烧温度为350～850℃，煅烧时间为5～10小时；步骤（3）所述的煅烧温度为950～1400℃，煅烧时间为9～15小时。
另一种制备钛酸盐光催化材料的方法，采用化学溶液法，包括以下步骤：
（1）按照化学式LiFe2.5Ti3O9中对应元素的化学计量比称取原料，含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物，将称取的原料分别溶解于去离子水中或者溶解于硝酸中用去离子水稀释。,将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌一定时间然后再滴加到乙醇中，调节PH值在2-4之间，搅拌形成透明溶胶,在含有锂离子、铁离子的溶液中，搅拌的过程中添加络合剂,添加量为锂离子、铁离子摩尔量1.5倍至2倍，所述的络合剂为柠檬酸、草酸中的一种或者两种组合，得到混合溶液；
（2）将上述三种混合溶液缓慢混合在一起，在温度为20～50℃的条件下搅拌1～2小时，静置、烘干后得到蓬松的前驱体；
（3）将前驱体在空气气氛中煅烧1~2次，煅烧温度为200～650℃，煅烧时间为3～12小时；
（4）自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为650～1000℃，煅烧时间是5～15小时，得到一种新型的钛酸盐光催化材料。
所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为钛酸四丁酯。
步骤（3）所述的煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为4～10小时；步骤（4）所述的煅烧温度为650～950℃，煅烧时间为5～13小时。
另外一种钛酸盐光催化材料的制备方法，采用共沉淀法，包括以下步骤：
（1）按照化学式LiFe2.5Ti3O9中对应元素的化学计量比称取原料，含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物、含有钛离子的化合物,将称取的原料分别溶解于去离子水中或者溶于盐酸中，得到各原料的混合液,水浴锅加热至50～70℃恒温，将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在7～10之间，静置得到沉淀物；
（2）将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为50～100℃的条件下进行烘干；
（3）将步骤（2）得到的沉淀物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300～1000℃，煅烧时间为2～15小时，重复本步骤两到三次，自然冷却后得到一种新型的钛酸盐光催化材料。
所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为四氯化钛。
步骤（3）所述的煅烧温度为300～950℃，煅烧时间为5～13小时。
与现有技术方案相比，本发明技术方案优点在于：
1、LiFe2.5Ti3O9光催化剂原料来源广泛，制备方法简单，条件温和，耗能低，反应时间短，操作安全，易于工业化生产；
2、该制备方法中，制备颗粒细小均匀，颗粒比表面积大，光催化活性较高，LiFe2.5Ti3O9光催化剂能带带隙（2.05eV）较窄，在可见光的照射下，能够高效光催化降解亚甲基蓝溶液，具有较好的光催化活性；
3、本发明生产方法无废水废气排放，有利于资源的回收利用，对环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得的LiFe2.5Ti3O9样品的X射线粉末衍射图；
图2为本发明实施例5所制得的LiFe2.5Ti3O9样品的SEM（扫描电子显微镜）图；
图3为本发明实施例2所制得的LiFe2.5Ti3O9样品紫外-可见漫反射光谱图；
图4为本发明实施例1所制得的LiFe2.5Ti3O9样品在不同的可见光照时间下对有机染料亚甲基蓝的吸光度图谱；
图5为本发明实施例2所制得的LiFe2.5Ti3O9样品在不同的可见光照时间下对有机染料亚甲基蓝的降解曲线图；
图6为本发明实施例2所制得的LiFe2.5Ti3O9样品降解有机染料亚甲基蓝的动力学曲线图;
图7为本发明实施例7所制得的LiFe2.5Ti3O9样品实物图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。
实施例1：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取碳酸锂Li2CO3：0.308克，三氧化二铁Fe2O3：1.664克，二氧化钛TiO2：1.997克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀，选择空气气氛进行两次煅烧，预煅烧温度是350℃，煅烧时间5小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度950℃，煅烧时间9小时，然后冷至室温，取出样品，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末，并通过球磨等粉碎手段使颗粒粒径变小。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。
参见附图1，它是按本实施例技术方案制备样品的X射线粉末衍射图，XRD测试结果显示，所制备的钛酸盐LiFe2.5Ti3O9为单相材料，没有任何其它杂相存在，而且结晶度较好；
参见附图4，它是按本实施例所制备样品LiFe2.5Ti3O9在不同的可见光照时间下对有机染料亚甲基蓝的吸光度图谱。从图中可以看出，该样品随着可见光辐照时间的增加，亚甲基蓝的吸光度值逐渐变低。
实施例2：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取硫酸锂Li2SO4：0.138克，四氧化三铁Fe3O4：0.483克，九水合硫酸钛Ti(SO4)2·9H2O：3.017克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛进行预煅烧，预煅烧温度是350℃，煅烧时间6小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度850℃，煅烧时间10小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为1400℃，煅烧时间是15小时，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末，并通过球磨等粉碎手段使颗粒粒径变小。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似。
参见附图3，它是按本实施例所制备样品LiFe2.5Ti3O9的紫外-可见漫反射光谱图，从图中可以看出，该样品的剪切波长为604nm，在可见光区域；
参见附图5，它是按本实施例所制备样品LiFe2.5Ti3O9在不同的可见光照时间下对有机染料亚甲基蓝的降解曲线。从图中可以看出，该样品光催化降解亚甲基蓝的降解率120min达到89.26%，说明制备出的纯相LiFe2.5Ti3O9材料具有一定的光催化活性；
参见附图6，它是按本实施例所制备样品LiFe2.5Ti3O9降解有机染料亚甲基蓝的动力学曲线图，从图中可以看出，该样品光催化降解亚甲基蓝的表观动力学速率常数为0.02053min-1。
实施例3：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取氢氧化锂LiOH：0.040克，硫酸铁Fe2(SO4)3：2.499克，二氧化钛TiO2：1.198克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛进行预煅烧，预煅烧温度是400℃，煅烧时间7小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度500℃，煅烧时间8小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为1350℃，煅烧时间是14小时，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末，并通过球磨等粉碎手段使颗粒粒径变小。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
实施例4：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取氧化锂Li2O：0.125克，三氧化二铁Fe2O3：1.664克，二氧化钛TiO2：1.997克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛进行预煅烧，预煅烧温度是500℃，煅烧时间8小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度700℃，煅烧时间10小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间是13小时，然后冷至室温，取出样品，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末，并通过球磨机等粉碎手段使颗粒粒径变小。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
实施例5：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取硝酸锂LiNO3：0.138克，九水合硝酸铁Fe(NO3)3·9H2O：1.209克，钛酸四丁酯：2.042克，草酸H2C2O4-2H2O：2.021克，首先将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌一定时间然后再滴加到乙醇中，调节PH值在2-4之间，搅拌形成透明溶胶。再将硝酸锂和九水合硝酸铁溶解在一定的去离子水中，得到含有锂离子、铁离子的溶液，添加络合剂草酸，搅拌一段时间后，加入到钛酸四丁酯透明溶胶中。继续搅拌一段时间后，静置、烘干后得到蓬松的前驱体。将前驱体在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为4小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度600℃，煅烧时间5小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间是5小时，选择空气气氛进行煅烧，冷至室温，取出样品，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
参见附图2，它是按本实施例所制得的LiFe2.5Ti3O9样品的SEM（扫描电子显微镜）图。
实施例6：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取碳酸锂Li2CO3：0.093克，三氯化铁FeCl3：1.014克，钛酸四丁酯：2.553克，草酸H2C2O4-2H2O：2.214克，首先将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌一定时间然后再滴加到乙醇中，调节PH值在2-4之间，搅拌形成透明溶胶。再将硝酸锂和九水合硝酸铁溶解在一定的去离子水中，得到含有锂离子、铁离子的溶液，添加络合剂草酸，搅拌一段时间后，加入到钛酸四丁酯透明溶胶中。继续搅拌一段时间后，静置、烘干后得到蓬松的前驱体。将前驱体在空气气氛中煅烧，煅烧温度为350℃，煅烧时间为5小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度600℃，煅烧时间10小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为950℃，煅烧时间是13小时，选择空气气氛进行煅烧，冷至室温，取出样品，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似，形貌与实施例5相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
实施例7：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取硝酸锂LiNO3：0.173克，九水合硝酸铁Fe(NO3)3·9H2O：1.512克，四氯化钛：1.423克，分别将称取的原料溶于去离子水中。将水浴锅加热至50~70℃恒温条件下，将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在7～10之间，静置得到沉淀物。将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为80℃的条件下进行烘干。将烘干后得到的产物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间5小时，然后冷却至室温，取出样品即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构与实施例1相似，形貌与实施例5相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
参见附图7，它是按本实施例所制得的LiFe2.5Ti3O9样品的实物图。
实施例8：制备LiFe2.5Ti3O9
根据化学式LiFe2.5Ti3O9，分别称取氧化锂Li2O：0.050克，硫酸铁Fe2(SO4)3：1.667克，四氯化钛：1.898克，先将氧化锂溶于盐酸中，再将称取的其他原料溶于去离子水中。将水浴锅加热至50~70℃恒温条件下，将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在7～10之间，静置得到沉淀物。将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为80℃的条件下进行烘干。将烘干后得到的产物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为350℃，煅烧时间5小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧温度600℃，煅烧时间10小时，然后冷至室温，取出样品；最后将其再次充分研磨后放在马弗炉中，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为950℃，煅烧时间是13小时，即得到钛酸盐LiFe2.5Ti3O9粉末。称取100mg光催化剂，使用500W氙灯作为光源，使用滤光片滤掉紫外光和红外光，降解250mL、10mg/L的亚甲基蓝溶液。每15min取一次样，光照两个小时后，将取样离心，取其上清液，用紫外-可见分光光度计在波长664-666nm处测定亚甲基蓝溶液的吸光度。根据朗伯-比尔定律，计算亚甲基蓝溶液的去除率。其主要的结构形貌、对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例1相似。其主要的结构与实施例1相似，形貌与实施例5相似，对亚甲基蓝的降解率和降解亚甲基蓝的动力学曲线与实施例2相似。
Claims (11)
1.一种新型的钛酸盐光催化材料，其特征在于：它的化学式为LiFe2.5Ti3O9所述的钛酸光催化材料在可见光的照射下，120min对亚甲基蓝的去除率达到89.26%。
2.根据权利要求1所述的钛酸盐光催化材料，其特征在于：其形貌为球形颗粒，颗粒平均粒径为200nm。
3.一种如权利要求1所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于采用高温固相法，包括以下步骤：
（1）按化学式LiFe2.5Ti3O9中各元素的化学计量比，分别称取含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物、含有钛离子的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；
（2）将上述混合物在空气气氛下预煅烧1～2次，煅烧温度为300～900℃，一次的煅烧时间为4～12小时；
（3）自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900～1450℃，煅烧时间为8～16小时，自然冷却后得到一种新型的钛酸盐光催化材料；
（4）通过球磨粉碎手段使颗粒粒径变小。
4.根据权利要求3所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为二氧化钛、硫酸钛中的一种或者两种组合。
5.根据权利要求3所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的煅烧温度为350～850℃，煅烧时间为5～10小时；步骤（3）所述的煅烧温度为950～1400℃，煅烧时间为9～15小时。
6.一种制备如权利要求1所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于采用化学溶液法，包括以下步骤：
（1）按照化学式LiFe2.5Ti3O9中对应元素的化学计量比称取原料，含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物，将称取的原料分别溶解于去离子水中或者溶解于硝酸中用去离子水稀释，将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌一定时间然后再滴加到乙醇中，调节PH值在2-4之间，搅拌形成透明溶胶,在含有锂离子、铁离子的溶液中，搅拌的过程中添加络合剂，添加量为锂离子、铁离子摩尔量1.5倍至2倍，所述的络合剂为柠檬酸、草酸中的一种或者两种组合，得到混合溶液；
（2）将上述三种混合溶液缓慢混合在一起，在温度为20～50℃的条件下搅拌1～2小时，静置、烘干后得到蓬松的前驱体；
（3）将前驱体在空气气氛中煅烧1~2次，煅烧温度为200～650℃，煅烧时间为3～12小时；
（4）自然冷却后，研磨并混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为650～1000℃，煅烧时间是5～15小时，得到一种新型的钛酸盐光催化材料。
7.根据权利要求6所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为钛酸四丁酯。
8.根据权利要求6所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为4～10小时；步骤（4）所述的煅烧温度为650～950℃，煅烧时间为5～13小时。
9.一种如权利要求1所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于采用共沉淀法，包括以下步骤：
（1）按照化学式LiFe2.5Ti3O9中对应元素的化学计量比称取原料，含有锂离子的化合物、含有铁离子的化合物、含有钛离子的化合物,将称取的原料分别溶解于去离子水中或者溶于盐酸中，得到各原料的混合液,水浴锅加热至50～70℃恒温，将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在7～10之间，静置得到沉淀物；
（2）将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为50～100℃的条件下进行烘干；
（3）将步骤（2）得到的沉淀物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300～1000℃，煅烧时间为2～15小时，重复本步骤两到三次，自然冷却后得到钛酸盐光催化材料。
10.根据权利要求9所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：所述的含锂离子的化合物为氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、硫酸锂中的一种或者多种组合；所述的含铁离子的化合物为氯化铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或者多种组合；所述的含有钛离子的化合物为四氯化钛。
11.根据权利要求9所述的钛酸盐光催化材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的煅烧温度为300～950℃，煅烧时间为5～13小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510055118.9A CN104549298B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种钛酸盐光催化材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510055118.9A CN104549298B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种钛酸盐光催化材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104549298A true CN104549298A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104549298B CN104549298B (zh) | 2018-10-23 |
Family
ID=53067003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510055118.9A Active CN104549298B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种钛酸盐光催化材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104549298B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105251475A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 苏州德捷膜材料科技有限公司 | 一种新型的钛酸铬光催化材料的制备方法及应用 |
| CN109046365A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-21 | 江苏师范大学 | 一种类钙钛矿结构钒钛酸盐光催化材料及其制备与应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102916169A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种富锂锰基正极材料及其制备方法 |
| CN104174408A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-12-03 | 苏州德捷膜材料科技有限公司 | 一种具有可见光响应的铬铁钒酸盐光催化材料及其制备方法和应用 |
-
2015
- 2015-02-03 CN CN201510055118.9A patent/CN104549298B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102916169A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种富锂锰基正极材料及其制备方法 |
| CN104174408A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-12-03 | 苏州德捷膜材料科技有限公司 | 一种具有可见光响应的铬铁钒酸盐光催化材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ALLAN J. EASTEAL等: "Extraction of Titanium Dioxide（TiO2） from Ilmenite and Titaniferous Slag", 《J.APPL.CHEM.BIOTECHNOL》 * |
| 林晓峰 高濂: "《2006上海科技年鉴》", 31 August 2006 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105251475A (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 苏州德捷膜材料科技有限公司 | 一种新型的钛酸铬光催化材料的制备方法及应用 |
| CN109046365A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-21 | 江苏师范大学 | 一种类钙钛矿结构钒钛酸盐光催化材料及其制备与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104549298B (zh) | 2018-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aghdam et al. | Precipitation dispersion of various ratios of BiOI/BiOCl nanocomposite over g-C3N4 for promoted visible light nanophotocatalyst used in removal of acid orange 7 from water | |
| CN101792117B (zh) | 钨掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛复合粉末的制备方法 | |
| CN104174408B (zh) | 一种具有可见光响应的铬铁钒酸盐光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN100503035C (zh) | 非金属N掺杂一维纳米结构Ti02可见光催化剂及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Efficient removal of methylene blue over composite-phase BiVO4 fabricated by hydrothermal control synthesis | |
| CN104014326B (zh) | 一种钒酸铋纳米棒高效光催化剂及其制备方法 | |
| CN105056956B (zh) | 一种可见光响应的钛酸铁钠光催化材料及其制备方法和应用 | |
| Ri et al. | The synthesis of a Bi 2 MoO 6/Bi 4 V 2 O 11 heterojunction photocatalyst with enhanced visible-light-driven photocatalytic activity | |
| CN105664920A (zh) | 一种钨酸铯粉体、制备方法及其应用 | |
| CN105727963A (zh) | 一种Fe、Cu共掺杂纳米ZnO光催化剂及其制备方法 | |
| CN101549299A (zh) | 非金属元素多元掺杂纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN105597729A (zh) | 一种铌酸盐光催化剂Bi3Nb17O47的制备方法及其应用 | |
| CN101502792B (zh) | 一种无机敏化可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN102500405B (zh) | 铈氮氟共掺杂二氧化钛光催化剂及在可见光降解有机污染物中的应用 | |
| CN102527423A (zh) | 一种钼氮共掺杂TiO2颗粒的制备方法及用途 | |
| CN104549222A (zh) | 一种可见光催化剂钛酸铬的制备方法及应用 | |
| CN105817244B (zh) | 一种AgI/β‑Bi2O3‑Bi2O2CO3光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104148100A (zh) | 一种新型的钒磷酸盐光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN104549298A (zh) | 一种新型的钛酸盐光催化降解材料的制备方法及其应用 | |
| CN109482238A (zh) | 一种三价钛-二氧化钛-卟啉/氮化碳复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN106000370A (zh) | 一种光致Ti3+自掺杂TiO2光催化剂的制备方法 | |
| CN102989485A (zh) | 一种S掺杂BiVO4可见光催化材料及其制备方法 | |
| CN102794188A (zh) | 一种PtCl4/Bi2WO6光催化剂及其制备和应用 | |
| CN105562039A (zh) | 一种碲酸钛光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN107213888A (zh) | 一种具有良好可见光响应的二维Bi12TiO20纳米片的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |