CN106807357A - 一种低温等离子体修饰的Mo‑TiO2光催化剂的制备方法 - Google Patents

一种低温等离子体修饰的Mo‑TiO2光催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温等离子体修饰的Mo‑TiO2光催化剂的制备方法,包括如下步骤:将钛源、抑制剂与有机溶剂混合,加入葡萄糖和模板剂,制得溶液Ⅰ,将钼酸铵、去离子水加入有机溶剂中,制得溶液Ⅱ,将溶液Ⅱ滴加至溶液Ⅰ中,搅拌制得TiO2溶胶,陈化,得凝胶,将该凝胶干燥、研磨后,煅烧制得Mo‑TiO2,随后进行低温等离子体处理,即可。优点为该方法制备的低温等离子体修饰的Mo‑TiO2光催化剂不仅具有较高的比表面积和孔隙率,且禁带宽度较Mo‑TiO2及TiO2变窄,具有良好的可见光吸收性能,有效拓展了其对可见光的吸收能力,在可见光下能够优异地催化降解挥发性有机物。

Description

一种低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于光催化剂领域,尤其涉及一种低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的制备方法。
背景技术
近年来,随着世界工业水平的迅猛发展,我国的工业发展也进入高速期,但是由于对工业发展的认识不够充分,早期工业强调快速发展,而并未考虑到其他因素,如后期的环境污染等。导致我们现在的环境越来越来差。因此,目前对于环境的保护显得极为重要。而近年来,各主要城市都出现了雾霾现象,并且呈现出不断加剧的趋势,揭示着大气环境愈来愈糟,这就是大自然对我们的一个严重警告。其中,大气污染的主要原因就是挥发性有机物(VOCs),其中含有大量的有害物质,是形成PM2.5和臭氧的前驱物。VOCs不但会加剧灰霾和光化学烟雾等大气污染的态势,并且对人体具有较强的毒害作用,其中对人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官会造成暂时性更甚至于永久性的伤害,对环境状况甚至于人类的生存繁衍也造成了巨大的威胁。
光催化技术具有安全,无毒、清洁、简易、成本低等优点,被广泛应用于VOCs的降解。该方法可充分利用自然界的光能并将其应用于环境治理上,在可清洁能源及环境领域具有长久深远的意义和前景。随着人们可持续发展意识的增强及国家政策对VOCs治理领域的重视,光催化氧化作为一种高效、清洁、低成本的催化技术,日益受到关注。
研究发现,催化材料的活性与其微观结构,形貌等物理化学性质有着密切的关系。目前,纳米TiO2材料的制备方法主要有化学气相沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法等。上述方法中化学气相沉积法制备的颗粒虽然纯度高,分散性好,粒度小且均匀,催化活性高,但存在制作成本高,工艺复杂,粉末收集和存放困难等缺点;微乳液法制备出的粒子单分散性好,粒径比较小,但是粒径的分布比较窄;溶胶-凝胶法因工艺简单、操作方便,在低温下就可以进行反应并制得高纯度的化合物、且可微观调控凝胶的结构而解决易团聚的问题,因此是制备TiO2最普遍的方法之一。
近年来,随着科学工作者对TiO2半导体光催化材料的深入研究,使得TiO2的响应波长范围由紫外光向可见光波段迁移,从而揭示其在光催化领域存在巨大的研究前景。相关领域的研究工作者正在进一步探索不同的方法,降低其带隙宽度,使得TiO2材料的光响应范围拓展至可见光范围。对TiO2进行杂质掺杂(阳离子或阴离子),是目前研究团队对TiO2进行可见光响应的改性最典型的方法。人们研究了元素掺杂对TiO2材料可见下光催化性能的影响,虽然已有大量的研究论证了对TiO2进行掺杂可提高其对可见光吸收的能力,但也有报道指出增强其可见光吸收性能并不是提高TiO2光催化活性的充分条件。
等离子体是处于电离状态下的气体,由大量电子、离子、中性原子、激发态原子、光子、和自由基组成,其中电子和正离子的电荷数相等,整体变现为电中性。在传统溶胶-凝胶法制备离子掺杂型TiO2催化剂的过程中,离子的引入的同时,也会引入杂质附着在催化剂的晶格的表面及间隙中,从而产生一定量的缺陷并成为重组中心,造成TiO2光催化材料在催化反应中表现出一些不足,如催化活性低、失活、稳定性差等。
因此,现亟需一种催化活性高且稳定性强的低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的制备方法。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种具有较高的比表面积和孔隙率,且具有良好的可见光吸收性能的低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的制备方法。
技术方案:本发明制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,包括如下步骤:
(1)按体积比1:0.2~0.5:5~10将钛源、抑制剂与醇溶液混合,加入葡萄糖和模板剂,制得溶液Ⅰ,其中,所述葡萄糖与钛源的质量体积比为0.2~0.5:1,模板剂与钛源的质量体积比为0.1~0.3:1;
(2)将钼酸铵、去离子水加入醇溶液中,调节pH值为4~6,制得溶液Ⅱ,其中,所述钼酸铵与钛源的质量体积比为0.005~0.05:1,去离子水与钛源的体积比为1:5~10;
(3)将上述溶液Ⅱ滴加至溶液Ⅰ中,使钛源水解,随后搅拌制得淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,陈化,制得TiO2凝胶,将该凝胶干燥、研磨后,在400~600℃条件下煅烧5~8h,制得Mo-TiO2
(4)将Mo-TiO2进行低温等离子体处理,即可制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂。
本发明在制备光催化剂时,加入葡萄糖和模板剂,葡萄糖的添加可防有效防止制备过程中催化剂的团聚现象,热处理过程中葡萄糖易分解碳化,可有效开孔,制备出的催化剂较为蓬松且比表面积较大,有效改变TiO2薄膜的孔道结构、孔径尺寸以及比表面积大小,进而对其光催化活性造成影响,而模板剂的加入能够起到结构导向和电荷的平衡作用,结合葡糖糖与溶胶的混合,在烧结过程中易炭化分解,可制备蓬松多孔的纳米材料,有效防止颗粒的团聚现象。因此,通过葡萄糖和模板剂的添加,从而能够制得不仅具有较高的比表面积和孔隙率,且具有良好的可见光吸收吸能的Mo-TiO2光催化剂。优选的,葡萄糖与钛源的质量体积比为0.2~0.3:1。
此外,通过采用低温等离子体对纳米Mo-TiO2光催化材料进行改性,可有效去除附着于催化剂晶格表面及间隙处的杂质,为催化剂表面引入更多的自由基活性位,提高催化剂的分散性,增大比表面积,从而有效促进电子和空穴的分离,提高光催化活性。
进一步说,本发明采用的钛源可为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、氯化钛或硫酸钛;抑制剂可为三乙醇胺或乙酰丙酮;醇溶液可为异丙醇或无水乙醇;钛源、抑制剂与醇溶液的体积比为1:0.2~0.3:5~6;模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或两亲性三嵌段共聚物,优选可为模板剂为十六烷基三甲基溴化铵,其是由于表面活性剂的增溶乳化作用,可使前躯体沿着模板剂的的骨架生长,令其更好的分散于溶液中,后续再煅烧去除得到多孔结构。
再进一步说,本发明在制备溶液Ⅱ时,采用的钼酸铵与钛源的质量体积比优选可为0.02~0.03:1,去离子水与钛源的体积比为1:8~10。
有益效果:与现有技术相比,本发明的显著优点为:首先,采用该方法制备的低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂不仅具有较高的比表面积和孔隙率,且禁带宽度较Mo-TiO2及TiO2变窄,具有良好的可见光吸收性能,有效拓展了其对可见光的吸收能力,在可见光下能够优异地催化降解挥发性有机物(VOCs);其次,该光催化剂稳定性好,经等离子体改性后不易失活,可多次循环使用,能够有效解决纳米粉体二氧化钛催化材料比表面积小、光接触面积小,光利用率低等不足,提高了材料的光催化活性;此外,该方法简单可控,成本较低。
附图说明
图1a为本发明未经过低温等离子体的TiO2的SEM图;
图1b为本发明未经过低温等离子体处理的Mo-TiO2的SEM图;
图1c为本发明经过低温等离子体的TiO2的SEM图;
图1d为本发明经过低温等离子体处理的Mo-TiO2的SEM图;
图2为本发明低温等离子体修饰前后的纯TiO2及Mo-TiO2的XRD图;
图3为低温等离子体修饰前后的纯TiO2及Mo-TiO2的紫外可见漫反射光谱图;
图4为低温等离子体修饰前后的纯TiO2及Mo-TiO2在可见光下催化降解甲苯气体的性能图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本发明制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料的方法包括以下步骤:
(1)将10mL钛酸四丁酯、2mL三乙醇胺加入到50mL异丙醇中配制成混合溶液,加入2g十六烷基溴化铵(CTAB)和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取0.1g钼酸铵、1.5mL去离子水加入25mL异丙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使钛酸四丁酯缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中500℃高温煅烧并保温5h,待充分冷却后取出,制得Mo掺杂量的Mo-TiO2光催化材料;
(6)将上述煅烧后的Mo-TiO2样品置于低温等离子体处理仪中于Ar气氛中,压强35Pa,功率36W的条件下处理30min,制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料。
对比例1
制备纯TiO2光催化材料,具体包括如下步骤:
(1)将10mL钛酸四丁酯、2mL三乙醇胺加入到50mL异丙醇中配制成混合溶液,加入2gCTAB和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取1.5mL去离子水加入25mL无水乙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30-50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使钛酸四丁酯缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中500℃高温煅烧并保温5h,待充分冷却后取出,制得纯TiO2光催化材料;
对比例2
制备Mo-TiO2光催化材料,具体包括如下步骤:
(1)将10mL钛酸四丁酯、2mL三乙醇胺加入到50mL异丙醇中配制成混合溶液,加入2gCTAB和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取0.1g钼酸铵、1.5mL去离子水加入25mL无水乙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使钛酸四丁酯缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中500℃高温煅烧并保温5h,待充分冷却后取出,制得Mo掺杂量的Mo-TiO2光催化材料;
对比例3
制备低温等离子体修饰的纯TiO2光催化剂,具体包括以下步骤:
(1)将10mL钛酸四丁酯、2mL三乙醇胺加入到50mL异丙醇中配制成混合溶液,加入2gCTAB和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取1.5mL去离子水加入25mL无水乙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使钛酸四丁酯缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中500℃高温煅烧并保温5h,待充分冷却后取出,制得纯TiO2光催化材料;
(6)将上述煅烧后的TiO2样品置于低温等离子体处理仪中于Ar气氛中,压强35Pa,功率36W的条件下处理30min,制得等离子体修饰的TiO2光催化材料。
将实施例1及对比例1-3制备的光催化剂进行性能检测,获得的结果如图1a至1d及图2至图4所示,其中,图2至图4中,a、b分别表示未经低温等离子体处理的TiO2和Mo-TiO2,c、d分别表示经低温等离子体处理的TiO2和Mo-TiO2
由图1中扫描电镜图可以看出,未经低温等离子体处理的催化剂具有块状的分层堆积结构,且催化剂大颗粒间具有较大空隙。而经过低温等离子体处理后,块状结构转变为小颗粒,催化剂呈现出均匀分散的多孔结构。
由图2中X射线衍射图可以看出,低温等离子体处理前后的XRD衍射峰无明显差异,且所制备的催化剂均为锐钛矿晶型。
由图3中紫外可见漫反射图可以看出,经低温等离子体处理后的催化剂,具有较宽的光学吸收范围,且其吸收波长向可见光区域红移,具有较好的可见光吸收性能。
由图4中光催化降解甲苯性能图可以看出,相比于纯的TiO2光催化剂,钼掺杂的TiO2具有较好的可见光催化活性。经过等离子体处理后,催化剂的可见光催化活性都明显提高,其中低温等离子体处理的Mo-TiO2催化剂具有最优的光催化活性。
催化降解性能检测
选取甲苯作为大气中典型的挥发性有机化合物(VOCs)分别对实施例1及对比例1-3制备的光催化剂性能进行检测。模拟混合气中各组分分别为:N2/O2=80%/20%(体积流量比),混合气中甲苯浓度为100ppm,气体流量为100mL/min。将催化剂置于氙灯光源下,催化剂为实施例4中所制备的低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂,在相对湿度为35±5%,操作温度为25±5℃,模拟光源300W,波长>420nm的条件下进行可见光催化降解甲苯的实验。获得的结果如表1所示。
表1:
性能 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
甲苯降解率/% 79.1 45.1 50.1 63.3
通过表1可知,低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料明显优于纯TiO2光催化材料、Mo-TiO2光催化材料及低温等离子体修饰的纯TiO2光催化剂。
对比例4
基本步骤与实施例1相同,不同之处在于在步骤(1)中,不加入葡萄糖。
对比例5
基本步骤与实施例1相同,不同之处在于在步骤(1)中,不加入模板剂。
将实施例1制备的光催化剂与对比例4-5制备的光催化剂进行性能检测,获得的结果如表2所示。
表2:
由表2可知,本发明在制备Mo-TiO2光催化材料时,通过添加葡萄糖和模板剂,两者的协同作用,相比于单独采用葡萄糖或者模板剂而言,制备的光催化剂的稳定性更强、比表面积更大、可见光吸收性能更强、禁带宽度更窄及甲苯降解率更高。
实施例2
本发明制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料的方法包括以下步骤:
(1)将10mL钛酸异丙酯、5mL乙酰丙酮加入到100mL无水乙醇中配制成混合溶液,加入1gCTAB和5g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取0.05g钼酸铵、2mL去离子水加入50mL异丙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使钛酸异丙酯缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中400℃高温煅烧并保温8h,待充分冷却后取出,制得Mo掺杂量的Mo-TiO2光催化材料;
(6)将上述煅烧后的Mo-TiO2样品置于低温等离子体处理仪中于Ar气氛中,压强30Pa,功率30W的条件下处理50min,制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料。
实施例3
本发明制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料的方法包括以下步骤:
(1)将10mL氯化钛、3mL乙酰丙酮加入到60mL无水乙醇中配制成混合溶液,加入2g两亲性三嵌段共聚物和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取0.5g钼酸铵、1mL去离子水加入30mL异丙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使氯化钛缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中600℃高温煅烧并保温7h,待充分冷却后取出,制得Mo掺杂量的Mo-TiO2光催化材料;
(6)将上述煅烧后的Mo-TiO2样品置于低温等离子体处理仪中于Ar气氛中,压强40Pa,功率50W的条件下处理60min,制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料。
实施例4
本发明制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料的方法包括以下步骤:
(1)将10mL硫酸钛、4mL乙酰丙酮加入到70mL无水乙醇中配制成混合溶液,加入2g两亲性三嵌段共聚物和3g葡萄糖,于室温下搅拌30min至混合均匀,得到溶液Ⅰ;
(2)取0.3g钼酸铵、1.25mL去离子水加入35mL异丙醇中,并用65%wt浓硝酸调节pH值为4~6,充分搅拌使其混合均匀,得到溶液Ⅱ;
(3)在剧烈搅拌下将步骤(2)中得到的溶液Ⅱ用分液漏斗以30~50滴/min的速率逐滴加入至步骤(1)中得到的溶液Ⅰ中使硫酸钛缓慢水解,滴加结束后继续搅拌1h得到淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,然后室温下陈化24h使其凝胶化;
(4)将得到的凝胶置于80℃真空干燥箱中充分干燥12h,然后将得到的样品于玛瑙研钵中研磨后过筛100目;
(5)将步骤(4)制得的溶剂挥发完后的干凝胶置于马弗炉中600℃高温煅烧并保温7h,待充分冷却后取出,制得Mo掺杂量的Mo-TiO2光催化材料;
(6)将上述煅烧后的Mo-TiO2样品置于低温等离子体处理仪中于Ar气氛中,压强40Pa,功率50W的条件下处理60min,制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化材料。
将实施例2-4制备的光催化剂进行性能检测,获得的结果如表3所示。
表3:
性能 实施例2 实施例3 实施例4
甲苯降解率/% 73.7 74.6 76.2
稳定性
比表面积
可见光吸收性能
禁带宽度
通过表3可知,制备的光催化剂的稳定性更强、比表面积更大、可见光吸收性能更强、禁带宽度更窄及甲苯降解率更高。
实施例5
设计6组平行试验,不同之处在于葡萄糖的加入量与钛源的质量体积比,具体为0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1,其余步骤与实施例1基本相同。分别将制备的光催化剂进行性能检测,获得的结果如表4所示。
表4:
通过表4可知,采用本发明组分含量内的葡萄糖制备的光催化剂的稳定性更强、比表面积更大、可见光吸收性能更强、禁带宽度更窄及甲苯降解率更高,而采用本发明范围外的葡萄糖含量,制备的光催化剂的性能较差,这是由于适量的葡萄糖加入可以有效防止催化剂的团聚现象,增大比表面积,有利于光催化活性的提高。
实施例6
设计5平行试验,不同之处在于模板剂的加入量与钛源的质量体积比,具体为0.05:1、0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1,其余步骤与实施例1基本相同。分别将制备的光催化剂进行性能检测,获得的结果如表5示。
表5:
通过表5可知,采用本发明组分含量内的模板剂制备的光催化剂的稳定性更强、比表面积更大、可见光吸收性能更强、禁带宽度更窄及甲苯降解率更高,而采用本发明范围外的模板剂含量,制备的光催化剂的性能较差,这是由于适量模板剂的加入,对催化剂具有结构导向、空间填充和平衡电荷的作用,有利于催化剂晶型的形成。

Claims (10)

1.一种制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)按体积比1:0.2~0.5:5~10将钛源、抑制剂与醇溶液混合,加入葡萄糖和模板剂,制得溶液Ⅰ,其中,所述葡萄糖与钛源的质量体积比为0.2~0.5:1,模板剂与钛源的质量体积比为0.1~0.3:1;
(2)将钼酸铵、去离子水加入醇溶液中,调节pH值为4~6,制得溶液Ⅱ,其中,所述钼酸铵与钛源的质量体积比为0.005~0.05:1,去离子水与钛源的体积比为1:5~10;
(3)将上述溶液Ⅱ滴加至溶液Ⅰ中,搅拌制得淡黄色均匀透明的TiO2溶胶,陈化,制得TiO2凝胶,将该凝胶干燥、研磨后,在400~600℃条件下煅烧5~8h,制得Mo-TiO2
(4)将Mo-TiO2进行低温等离子体处理,即可制得等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:所述步骤(1)中,钛源为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、氯化钛或硫酸钛。
3.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述抑制剂为三乙醇胺或乙酰丙酮。
4.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:所述醇溶液为异丙醇或无水乙醇。
5.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述钛源、抑制剂与醇溶液的体积比为1:0.2~0.3:5~6。
6.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或两亲性三嵌段共聚物。
7.根据权利要求6所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵。
8.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述葡萄糖与钛源的质量体积比为0.2~0.3:1。
9.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(2)中,所述钼酸铵与钛源的质量体积比为0.02~0.03:1。
10.根据权利要求1所述的制备低温等离子体修饰的Mo-TiO2光催化剂的方法,其特征在于:步骤(2)中,所述去离子水与钛源的体积比为1:8~10。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110711591A (zh) * 2019-07-12 2020-01-21 盐城工学院 一种光催化降解VOCs催化剂的制备方法及其应用
CN111036191A (zh) * 2019-12-13 2020-04-21 吉林师范大学 一种金属钼掺杂改性二氧化钛可见光催化剂的制备方法
CN113499792A (zh) * 2021-07-08 2021-10-15 西南科技大学 有机物光氧化降解的金掺杂单层Ti3C2Tx MXene的制备及应用
CN115212876A (zh) * 2022-07-22 2022-10-21 盐城工学院 一种用于h2还原法同时脱硝脱碳的催化剂及其制备方法和应用
CN115463680A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 华南师范大学 一种耐重金属负荷的抗生素处理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
CN103641162A (zh) * 2013-11-06 2014-03-19 大连大学 一种气液等离子体低温制备锐钛矿TiO2的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103641162A (zh) * 2013-11-06 2014-03-19 大连大学 一种气液等离子体低温制备锐钛矿TiO2的方法
CN103641162B (zh) * 2013-11-06 2015-12-02 大连大学 一种气液等离子体低温制备锐钛矿TiO2的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASIF MAHMOOD ET.AL: ""Study the structure and performance of thermal/plasma modified Au nanoparticle-doped TiO2 photocatalyst"", 《MODERN PHYSICS LETTERS B》 *
苗改: ""纳米TiO2微结构的制备及其性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
陈桂华等: ""钼掺杂对纳米TiO2粉体相结构的影响"", 《科学技术与工程》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110711591A (zh) * 2019-07-12 2020-01-21 盐城工学院 一种光催化降解VOCs催化剂的制备方法及其应用
CN111036191A (zh) * 2019-12-13 2020-04-21 吉林师范大学 一种金属钼掺杂改性二氧化钛可见光催化剂的制备方法
CN115463680A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 华南师范大学 一种耐重金属负荷的抗生素处理光催化剂的制备方法
CN113499792A (zh) * 2021-07-08 2021-10-15 西南科技大学 有机物光氧化降解的金掺杂单层Ti3C2Tx MXene的制备及应用
CN113499792B (zh) * 2021-07-08 2023-06-09 西南科技大学 有机物光氧化降解的金掺杂单层Ti3C2Tx MXene的制备及应用
CN115212876A (zh) * 2022-07-22 2022-10-21 盐城工学院 一种用于h2还原法同时脱硝脱碳的催化剂及其制备方法和应用
CN115212876B (zh) * 2022-07-22 2023-04-28 盐城工学院 一种用于h2还原法同时脱硝脱碳的催化剂及其制备方法和应用

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