CN104607165A - 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法 - Google Patents

一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104607165A
CN104607165A CN201510069671.8A CN201510069671A CN104607165A CN 104607165 A CN104607165 A CN 104607165A CN 201510069671 A CN201510069671 A CN 201510069671A CN 104607165 A CN104607165 A CN 104607165A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium dioxide
preparation
cruciformity
boracic
optical catalyst
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
Application number
CN201510069671.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104607165B (zh
Inventor
于耀光
张相彬
陈刚
敖冬飞
马天晔
贾政刚
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.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute 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 Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201510069671.8A priority Critical patent/CN104607165B/zh
Publication of CN104607165A publication Critical patent/CN104607165A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104607165B publication Critical patent/CN104607165B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，本发明涉及一种光催化剂材料的制备方法，它为了解决现有制备二氧化钛光催化剂的方法复杂，得到的二氧化钛光催化剂的催化性能较弱的问题。制备方法：一、将TiB2粉末加入到浓度为0.2～0.8mol/L的盐酸溶液，搅拌均匀，得到反应浑浊液；二、将反应浑浊液转移到反应釜中进行水热反应；三、分离收集的固相物经洗涤、干燥后得到二氧化钛光催化剂。本发明的工艺方法简单、操作便捷。通过调节反应中盐酸的浓度来控制二氧化钛的形貌为十字架状，所制备的光催化剂材料粉体颗粒均匀、结晶度好、纯度高，光催化性能良好。

Description

一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于功能材料中二氧化钛光催化材料领域，具体涉及一种纳米棒二氧化钛粉末的制备方法。
背景技术
进入21世纪，人类面临着能源缺乏和环境污染两个非常严峻的问题，开发清洁的可再生能源已迫在眉睫。氢能具有高燃烧值、燃烧产物无环境污染等优点。因此，利用太阳能通过光催化分解水制氢已经成为一种开发氢能的新途径，受到相关领域研究者的高度关注。
经过30多年的研究，到目前为止开发出了多个可见光响应的催化剂体系，TiO2以其优越的光催化性能、耐化学、光化学腐蚀、成本低、无毒等特点成为光催化领域中的明星材料。然而TiO2禁带宽度大于3.0eV，仅能吸收占整个太阳光谱不到5％的紫外光，太阳能利用率低，量子产率低，限制了其实际应用。因此制备窄带隙的TiO2成为从根本上提高光催化性能的有效手段。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有制备二氧化钛光催化剂的方法复杂，光催化剂的催化性能较弱的问题，而提供一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法。
本发明含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法按下列步骤实现：
一、将TiB2粉末加入到反应容器中，向反应容器中加入浓度为0.2～0.8mol/L的盐酸溶液，磁力搅拌均匀，得到反应浑浊液；
二、将步骤一得到的反应浑浊液转移到聚四氟乙烯的反应釜中，密封后将反应釜放入恒温箱中以160～200℃的温度进行水热反应，得到水热后的反应液；
三、对水热后的反应液离心分离，收集的固相物先经去离子水洗涤3～5次，再使用无水乙醇洗涤3～5次，干燥后得到含硼十字架状二氧化钛光催化剂。
本发明水热法制备十字架状二氧化钛光催化剂，是以水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生成蒸汽压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶来制备光催化剂，加温加压下水溶液特殊的粘度、介电常数、溶解度环境，有利于制得纯度较高且形貌均一稳定的二氧化钛光催化剂材料。
本发明含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法包含以下有益效果：
1、与传统氯化法、钛醇盐溶胶-凝胶法相比，本发明成本低、污染小，仅用一步水热就能制备得到二氧化钛光催化剂，无需预处理，制备工艺简单；
2、该一步水热法制备二氧化钛光催化剂材料拓宽了二氧化钛形貌，改变合成方法，提高二氧化钛光催化剂的催化效率，一小时的光催化产氢量能到到6μmol/g。
附图说明
图1为实施例1得到的含硼十字架状二氧化钛光催化剂的SEM图；
图2为实施例1得到的含硼十字架状二氧化钛光催化剂的XRD图谱；
图3为实施例1得到的含硼十字架状二氧化钛光催化剂的EDS能谱；
图4为实施例2得到的含硼十字架状二氧化钛光催化剂的SEM图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法按下列步骤实施：
一、将TiB2粉末加入到反应容器中，向反应容器中加入浓度为0.2～0.8mol/L的盐酸溶液，磁力搅拌均匀，得到反应浑浊液；
二、将步骤一得到的反应浑浊液转移到聚四氟乙烯的反应釜中，密封后将反应釜放入恒温箱中以160～200℃的温度进行水热反应，得到水热后的反应液；
三、对水热后的反应液离心分离，收集的固相物先经去离子水洗涤3～5次，再使用无水乙醇洗涤3～5次，干燥后得到含硼十字架状二氧化钛光催化剂。
本实施方式使用钛源为TiB2，采用一步水热法合成二氧化钛光催化剂，无需进行预处理。步骤一通过调节反应中盐酸的浓度，获得不同均一稳定形貌的二氧化钛粉末。HCl浓度越低时，生成的TiO2晶体越细。当HCl浓度为4mol/L时，生成的光催化剂呈台状，晶体比较粗，并且很短。当HCl浓度下降到2mol/L时，生成的样品已经由台状变成了柱体，晶体依然较粗。HCl浓度为1mol/L时，呈现了比较规则的棱柱体，已经出现了比较细的晶体。HCl浓度为0.1mol/L时，绝大部分晶体都呈现比较细的柱状，形貌基本均一。
本实施方式一步水热法制备得到的二氧化钛相比于其他二氧化钛，此二氧化钛的Ti-O键长度增长。Ti-O键增长并结合周围的间隙硼原子，使得Ti-O键的强度被削弱，使得氮元素也更容易进入二氧化钛中。导致了电子密度的下降，置换能量降低，有利于光生电子空穴的分离。这种现象，主要是由于置换能降低所导致的协同效应，以及由于存在预掺杂的间隙硼原子所导致的化学稳定性的改善。
本实施方式制备得到的二氧化钛光催化剂材料的粉体颗粒均匀、结晶度好、纯度高，产品均一稳定，微观形貌为十字架状。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中TiB2粉末的粒径为100～300nm。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中向反应容器中加入浓度为0.3～0.7mol/L的盐酸溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二密封后将反应釜放入恒温箱中以175～185℃的温度进行水热反应。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二密封后将反应釜放入恒温箱中以180℃的温度进行水热反应。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二水热反应的时间为24～48h。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三对水热后的反应液离心分离，其中离心的转速为10000r/min。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三所述的干燥是在40～60℃的干燥箱中进行的。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
实施例1：本实施例含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法按下列步骤实施：
一、将0.1100g TiB2粉末加入到烧杯中，向烧杯中加入12mL浓度为0.71mol/L的盐酸溶液，磁力搅拌均匀，得到反应浑浊液；
二、将步骤一得到的反应浑浊液转移到聚四氟乙烯的反应釜中，填充度控制在80％，密封后将反应釜放入恒温箱中以180℃的温度进行水热反应24h，待反应釜自然冷却后得到水热后的反应液；
三、对水热后的反应液离心分离，收集的固相物先经去离子水洗涤3次，再使用无水乙醇洗涤3次，在50℃的烘箱中干燥得到含硼十字架状二氧化钛光催化剂。
本实施例制备得到的含硼十字架状二氧化钛光催化剂材料光催化产氢性能如下表，其中光源为300w氙灯。
时间 产量
1h 6μmol/g
2h 15.5μmol/g
实施例2：本实施例含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法按下列步骤实施：
一、将0.0548g TiB2粉末加入到烧杯中，向烧杯中加入12mL浓度为0.35mol/L的盐酸溶液，磁力搅拌均匀，得到反应浑浊液；
二、将步骤一得到的反应浑浊液转移到聚四氟乙烯的反应釜中，填充度控制在80％，密封后将反应釜放入恒温箱中以180℃的温度进行水热反应24h，待反应釜自然冷却后得到水热后的反应液；
三、对水热后的反应液离心分离，收集的固相物先经去离子水洗涤3次，再使用无水乙醇洗涤3次，在50℃的烘箱中干燥得到含硼十字架状二氧化钛光催化剂。

Claims (8)

1.一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于是按下列步骤实现：
一、将TiB2粉末加入到反应容器中，向反应容器中加入浓度为0.2～0.8mol/L的盐酸溶液，磁力搅拌均匀，得到反应浑浊液；
二、将步骤一得到的反应浑浊液转移到聚四氟乙烯的反应釜中，密封后将反应釜放入恒温箱中以160～200℃的温度进行水热反应，得到水热后的反应液；
三、对水热后的反应液离心分离，收集的固相物先经去离子水洗涤3～5次，再使用无水乙醇洗涤3～5次，干燥后得到含硼十字架状二氧化钛光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中TiB2粉末的粒径为100～300nm。
3.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一向反应容器中加入浓度为0.3～0.7mol/L的盐酸溶液。
4.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二密封后将反应釜放入恒温箱中以175～185℃的温度进行水热反应。
5.根据权利要求4所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二密封后将反应釜放入恒温箱中以180℃的温度进行水热反应。
6.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二水热反应的时间为24～48h。
7.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤三对水热后的反应液离心分离，其中离心的转速为10000r/min。
8.根据权利要求1所述的一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于步骤三所述的干燥是在40～60℃的干燥箱中进行的。
CN201510069671.8A 2015-02-10 2015-02-10 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法 Active CN104607165B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510069671.8A CN104607165B (zh) 2015-02-10 2015-02-10 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510069671.8A CN104607165B (zh) 2015-02-10 2015-02-10 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104607165A true CN104607165A (zh) 2015-05-13
CN104607165B CN104607165B (zh) 2017-04-26

Family

ID=53141969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510069671.8A Active CN104607165B (zh) 2015-02-10 2015-02-10 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104607165B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105170171A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种稀土复合硼氮共掺二氧化钛光催化剂的制备方法
CN107999050A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 阜阳师范学院 一种B-TiO2光催化剂的制备及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009021292A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 The University Of Queensland Titanate photocatalyst
CN103657625A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 湛江师范学院 一种暴露高能晶面{001}金红石型硼掺杂二氧化钛微球的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009021292A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 The University Of Queensland Titanate photocatalyst
CN103657625A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 湛江师范学院 一种暴露高能晶面{001}金红石型硼掺杂二氧化钛微球的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAO-GUANG YU等: "A red La(OH)3/TiO2:B,N composite photocatalyst for broad-band visible-light-driven hydrogen evolution", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》 *
于爱敏等: "水热法合成可见光响应的B 掺杂TiO2 及其光催化活性", 《催化学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105170171A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种稀土复合硼氮共掺二氧化钛光催化剂的制备方法
CN107999050A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 阜阳师范学院 一种B-TiO2光催化剂的制备及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN104607165B (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107837817B (zh) 一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用
CN107349961B (zh) 一种NH2-UIO-66@TpPa-1复合材料的制备及光解水制氢
CN104549500B (zh) 一种非金属液相掺杂制备B掺杂g-C3N4光催化剂的方法
CN109046425A (zh) 一种MOF基衍生的复合光催化剂TiO2/g-C3N4的制备方法
CN109248694B (zh) 一种非贵金属硫铟铜/硫铟锌复合光催化剂的制备方法及其应用
CN105771948B (zh) 具有高光催化制氢性能的双壳二氧化钛催化剂的制备方法
CN107081166A (zh) 一种g‑C3N4/TiO2多级结构及其制备方法
CN104525168B (zh) 一种以一步水热法合成用于光解水制氢的锐钛矿/板钛矿纳米复合材料的方法
CN102974373A (zh) 一种可见光光催化材料及其制备方法
CN106268902B (zh) 一种g-C3N4量子点、Ag量子点敏化BiVO4光催化剂的制备方法
CN107876087A (zh) 甲胺铅碘‑还原氧化石墨烯复合光催化材料的制备及其光催化制氢的应用
CN101791545A (zh) 一种{001}面暴露微米层状二氧化钛光催化剂的制备方法
CN104399509A (zh) 一种无氢前躯体合成的氮化碳光催化剂
CN104056620A (zh) 一种可见光催化剂及其制备方法与应用
CN103878011A (zh) 合成GaN:ZnO固溶体光催化剂的方法
CN103657625B (zh) 一种暴露高能晶面{001}金红石型硼掺杂二氧化钛微球的制备方法
CN105195133A (zh) 一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法
CN108889332B (zh) 一种氮掺杂TiO2/g-C3N4光催化剂的制备方法
CN108102108B (zh) 一种铜基金属有机框架材料的制备方法及其在电催化产氢中的应用
CN114950402A (zh) TiO2/CeO2异质结光催化剂及其制备方法
CN104607165A (zh) 一种含硼十字架状二氧化钛光催化剂的制备方法
CN112479248B (zh) 一种锶空位可调的钛酸锶的制备方法及其在光催化制氢领域的应用
CN113385210A (zh) 一种光催化制氢催化剂及其制备方法和应用
CN110627116B (zh) 一种氢掺杂TiO2相变纳米材料及其应用
CN112158879A (zh) 一种低温熔盐法制备CdS的方法及制得的CdS在光催化领域的应用

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