CN107335457A - 一种可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,包括有如下步骤：1）制备四氧化三铁纳米粉末；2）二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备；3）掺C,N。本发明工艺相对简单，制备的光催化掺杂二氧化钛粉末具有高效的光催化特性，又能回收加以重复利用，降低了光催化成本。本发明是一种方便实用的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种可回收光催化材料的制备方法，特别是一种可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法，属于可回收光催化材料的制备方法创新技术。
背景技术
随着环境污染越来越严重，高效、低成本的污水处理方法已经越来越迫切。光催化材料就是一种将有害有机物质降解至安全物质的材料。目前掺碳(C)、氮(N)二氧化钛((C,N)-TiO2)粉末能高效光降解如染料等有机污染物。
但是粉末状的TiO2基光催化材料的使用具有以下的缺点：(1)只能一次性使用，不能回收，因而成本高(如果能回收重复利用N次，则成本基本上能降低原来成本的N分之一)；(2)对水源造成二次污染。
因此，如何将TiO2基光催化材料能回收是当今一大重要的课题。目前研究者找出了很多方法，如负载在玻璃、木块等块体材料上；或者与磁性材料复合在一起，通过磁场回收。但是这些方法制备的TiO2基材料光催化效率较低。负载在块体上的TiO2基光催化材料由于比表面积较低，光催化效率不高；而且有效成分只有TiO2基材料，负载材料导致了多余的成本。另一方面，目前与磁性复合的TiO2的制备工艺常常很难掺入C、N等杂质。没有掺杂的TiO2光催化效率不高。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法，本发明工艺相对简单，制备的光催化掺杂二氧化钛粉末具有高效的光催化特性，又能回收加以重复利用，降低了光催化成本。
本发明的技术方案是：本发明的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,包括有如下步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:(1.6-2))的摩尔比称取原料，分别配制成溶液，其中亚铁离子浓度为0.1-0.2M，铁离子浓度为0.16-0.2M，将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:(1.6-2))的摩尔比进行混合，磁搅拌5-20分钟，然后滴加25％质量分数浓度的氨水至溶液PH值为9-10，将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热1-3.5小时，水浴锅温度设置在85-95℃，水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干；
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：x:y(x＝0.3-0.5；y＝1-2)来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，搅拌(3-15)分钟，形成A液；
22)制B液:以体积比为1:w(w＝0.5-0.7)来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用；
23)按照100mL A液中加入1.5-6克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用，按照100mL A液中滴入B液4-10ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过15-60分钟后放入烘箱中，调节烘箱温度为60-95℃，将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨5-20分钟待用；
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：m(m＝0.1-1.0)的比例混合，然后放入到研钵中进行混合研磨3-20分钟，之后放入瓷容器中盖上盖子，再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，400-650℃焙烧0.5-3小时。
本发明工艺相对简单，制备的光催化掺杂二氧化钛粉末具有高效的光催化特性，又能回收加以重复利用，降低了光催化成本。本发明是一种方便实用的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线。Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下标n表示的是第那次测量获得的Ed-t曲线；
图2为本发明实施例2制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线，Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下标n表示的是第n次测量获得的Ed-t曲线；
图3为图2在16个循环后降解率下降的变化趋势，只显示图2的纵坐标范围为80-102％所得的示意图；
图4为本发明实施例3制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线。Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下标n表示的是第n次测量获得的Ed-t曲线；
图5为本发明实施例4制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线。Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下标n表示的是第n次测量获得的Ed-t曲线；
图6为本发明实施例5制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线。Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下b标n表示的是第n次测量获得的Ed-t曲线；
图7为本发明实施例6制备的粉末的光催化和循环光催化降解率与时间关系曲线。Ed1代表的是第一次光催化的Ed-t曲线，下标n表示的是第n次测量获得的Ed-t曲线。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1、2所示，本发明的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,包括有如下步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:(1.6-2))的摩尔比称取原料，分别配制成溶液，其中亚铁离子浓度为0.1-0.2M，铁离子浓度为0.16-0.2M，将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:(1.6-2))的摩尔比进行混合，磁搅拌5-20分钟，然后滴加25％质量分数浓度的氨水至溶液PH值为9-10，将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热1-3.5小时，水浴锅温度设置在85-95℃，水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干；
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：x:y(x＝0.3-0.5；y＝1-2)来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，搅拌(3-15)分钟，形成A液；
22)制B液:以体积比为1:w(w＝0.5-0.7)来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用；
23)按照100mL A液中加入1.5-6克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用，按照100mL A液中滴入B液4-10ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过15-60分钟后放入烘箱中，调节烘箱温度为60-95℃，将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨5-20分钟待用；
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：m(m＝0.1-1.0)的比例混合，然后放入到研钵中进行混合研磨3-20分钟，之后放入瓷容器中盖上盖子，再放入瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将大坩埚放入到马弗炉中，400-650℃煅烧0.5-3小时。
上述步骤1)中烘箱烘干的温度设置为70-90℃。
上述步骤21)中，用磁力搅拌器搅拌(3-15)分钟，形成A液。
本发明可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,制备的粉末可用磁铁回收95％-100％，光催化5-30分钟达降解平衡，降解效率可达95％-100％。可循环6-17次最大光催化降解率不变。
本发明的具体实施例如下：
实施例1：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.6)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.1M，铁离子浓度为0.16M)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.6)的摩尔比量取后混合，并磁力搅拌5分钟，然后用一次性滴管滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为10。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热1小时，水浴锅温度设置在95℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为70℃)。
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.3:1来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，将烧杯中的溶液放在磁力搅拌器上搅拌3分钟，形成A液备用。
22)制B液:以体积比为1:0.7来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液备用。
23)按照100mL A液中加入1.5克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mL A液中滴入B液6ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过60分钟后放入烘箱中，调节烘箱温度为60℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨20分钟待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：0.1的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨3分钟。之后放入瓷容器中盖上盖子，再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，400℃焙烧3hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收95％，光催化(如图1所示)30min达降解平衡，降解效率可达95％。可循环6次最大光催化降解率不变。
实施例2：
本发明的制备方法分以下几个步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:2)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.15M，铁离子浓度为0.2M)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:2)的摩尔比进行混合，磁搅拌10min，然后滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为9.5。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热2.5h，水浴锅温度设置在85℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为90℃)。
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.5:2来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，磁力搅拌器上搅拌3min，形成A液。
22)制B液:以体积比为1:0.5来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用。
23)按照100mL A液中加入6克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mLA液中滴入B液10ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过60min后放入烘箱中，调节烘箱温度为80℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨5min待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：1的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨20min。之后放入瓷容器中盖上盖子，再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，550℃焙烧2hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收100％，5min达降解平衡，降解效率可达100％。可循环17次最大光催化降解率不变。
实施例3：
发明的制备方法分以下几个步骤：
1)采用已知的方法制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.8)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.15M，铁离子浓度为0.2M)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.8)的摩尔比进行混合，磁搅拌18min，然后滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为9。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热3.2hr，水浴锅温度设置在95℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为85℃)。
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.4:1.5来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，磁力搅拌器上搅拌10min，形成A液。
22)制B液:以体积比为1:0.6来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用。
23)按照100mL A液中加入4克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mLA液中滴入B液5ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过30min后放入烘箱中，调节烘箱温度为95℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨8min待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：0.8的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨15min。再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，600℃焙烧0.5hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收98.3％，光催化9min达降解平衡，降解效率可达98.5％。可循环13次最大光催化降解率不变。
实施例4：
本发明的制备方法分以下几个步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.9)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.2M，铁离子浓度为0.18)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.9)的摩尔比进行混合，磁搅拌20min，然后滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为9.5。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热3.5hr，水浴锅温度设置在80℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为80℃)。2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.35:1.6来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，磁力搅拌器上搅拌15min，形成A液。
22)制B液:以体积比为1:0.65来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用。
23)按照100mL A液中加入2克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mLA液中滴入B液9ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过48min后放入烘箱中，调节烘箱温度为85℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨6min待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：0.5的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨10min。再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，500℃焙烧1.5hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收95.8％，光催化13min达降解平衡，降解效率可达96.7％。可循环8次最大光催化降解率不变。
实施例5：
本发明的制备方法分以下几个步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.7)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.16M，铁离子浓度为0.2M)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.7)的摩尔比进行混合，磁搅拌20min，然后滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为9。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热1.5hr，水浴锅温度设置在95℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为70℃)。
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.45:1.3来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，磁力搅拌器上搅拌8min，形成A液。
22)制B液:以体积比为1:0.55来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用。
23)按照100mL A液中加入5克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mLA液中滴入B液9ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过20min后放入烘箱中，调节烘箱温度为70℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨10min待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：0.6的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨12min。再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，450℃焙烧2.5hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收96.4％，光催化11min达降解平衡，降解效率可达97.5％。可循环10次最大光催化降解率不变。
实施例6：
本发明的制备方法分以下几个步骤：
1)制备四氧化三铁纳米粉末
以(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.6)的摩尔比称取原料，分别配制成溶液(亚铁离子浓度为0.18M，铁离子浓度为0.18M)。将两种溶液按照(硫酸亚铁：硝酸铁)＝(1:1.6)的摩尔比进行混合，磁搅拌8min，然后滴加氨水(25％质量分数浓度)至溶液PH值为10。将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热2.5hr，水浴锅温度设置在90℃。水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干(烘箱温度设置为70℃)。
2)二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21)制A液:以体积比为1：0.4：1.5来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，磁力搅拌器上搅拌10min，形成A液。
22)制B液:以体积比为1:0.7来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用。
23)按照100mL A液中加入3克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用。按照100mLA液中滴入B液4ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过35min后放入烘箱中，调节烘箱温度为75℃。将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨12min待用。
3)掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：0.7的比例混合。然后放入到研钵中进行混合研磨18min。再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，500℃煅烧2hr。
以上方法制备的粉末可用磁铁回收97.1％，光催化10min达降解平衡，降解效率可达97.8％。可循环10次最大光催化降解率不变。
本发明采用如下检测方法检测其效果：
(1)污染物降解检测方法：用甲基橙作为有机污染物的模型，将制备的粉末0.1g放入100mL(100mg/L)的甲基橙溶液中形成混合物。用玻璃搅拌并光照，隔一段时间(时间间隔由光催化速率决定，催化速率快就时间间隔短一些，催化速率漫就可以时间间隔长一些)取出3mL溶液，离心后取上清液做紫外可见光谱。由于甲基橙在464nm附近有一个特征吸收峰，对应甲基橙的功能团，吸收强度与浓度成正比；故我们根据该吸收峰的强度来确定溶液中甲基橙的浓度。降解率由如下公式1计算：
式中C0为甲基橙被光催化的起始浓度，C为光催化t时间后的甲基橙浓度；A0为464nm附近甲基橙吸收峰的强度，A为光催化t时间后464nm附近甲基橙吸收峰的强度。Ed为降解率。
光催化平衡时间：做Ed-t曲线，Ed不再随时间变化的起始时间为光催化平衡时间。
(2)粉末回收率的检测方法：将制备的粉末0.1g称取置于去盛有100mL离子水的烧杯(200mL)中，用玻璃棒搅拌10分钟。再用磁铁置于烧杯底部。倒掉烧杯中的水，收取被磁铁吸附的粉末，烘干称重M(以g为单位)。则回收率为：(M/0.1)×100％(公式2)。
(3)光催化材料的循环使用情况测试：将进行过光催化的材料洗净烘干，用我们特制的磁场退磁后像测试光催化效果一样测试第二次光催化测试、第三次…。对于每次光催化测试结果画出Ed-t曲线。对比每次光催化得出的Ed-t曲线的光催化平衡时间，和光催化平衡后的Ed值，就可以得出光催化材料的循环使用情况。
Claims (4)
1.一种可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,其特征在于包括有如下步骤：
1）制备四氧化三铁纳米粉末
以（硫酸亚铁：硝酸铁）=（1:（1.6-2））的摩尔比称取原料，分别配制成溶液，其中亚铁离子浓度为0.1-0.2M，铁离子浓度为0.16-0.2M，将两种溶液按照（硫酸亚铁：硝酸铁）=（1:（1.6-2））的摩尔比进行混合，磁搅拌5-20分钟，然后滴加25%质量分数浓度的氨水至溶液PH值为9-10，将配制好的溶液放入水浴锅内水浴加热1-3.5小时，水浴锅温度设置在85-95℃，水浴完之后拿出，放入到烘箱中烘干；
2）二氧化钛凝胶包裹四氧化三铁的粉末制备
21）制A液:以体积比为1：x:y(x=0.3-0.5;y=1-2)来量取酞酸丁酯、冰乙酸及无水乙醇，然后将三者全部倒入到一个烧杯中，搅拌(3-15)分钟，形成A液；
22）制B液:以体积比为1:w（w=0.5-0.7）来量取无水乙醇和去离子水，将两者倒入同一烧杯中形成B液，搅拌均匀待用；
23）按照100 mL A液中加入1.5-6克的Fe3O4粉末的比例称取Fe3O4粉末待用，按照100 mLA液中滴入B液4-10ml的比例在A液中滴入B液，然后放入称取好的Fe3O4粉末；用玻璃边搅拌边继续滴入A液至形成凝胶；过15-60分钟后放入烘箱中，调节烘箱温度为60-95℃，将凝胶烘干成固体颗粒，然后用研钵研磨5-20分钟待用；
3）掺C,N
将做成的凝胶粉和盐酸胍以质量比为1：m(m=0.1-1.0)的比例混合，然后放入到研钵中进行混合研磨3-20分钟，之后放入瓷容器中盖上盖子，再放入另一个大点的瓷容器中，用石墨粉覆盖放样品的瓷容器，然后将两个套放的瓷容器放入到马弗炉中，400-650℃焙烧0.5-3小时。
2.根据权利要求1所述的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,其特征在于上述步骤1）中烘箱烘干的温度设置为70-90℃。
3.根据权利要求1所述的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,其特征在于上述步骤21）中，用磁力搅拌器搅拌(3-15)分钟，形成A液。
4.根据权利要求1至3任一项所述的可回收高效光催化掺杂二氧化钛粉末的制备方法,其特征在于制备的粉末用磁铁回收95%-100%,光催化5-30分钟达降解平衡，降解效率可达95%- 100%；循环6-17次最大光催化降解率不变。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772636A (zh) * | 2005-10-10 | 2006-05-17 | 北京科技大学 | 一种复合光催化污水处理材料及其制备方法 |
| CN101816937A (zh) * | 2009-07-29 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | 磁性负载纳米光催化剂TiO2/Fe3O4的制作方法 |
| CN103357360A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-10-23 | 西北工业大学 | 壳层厚度可控的高磁响应性核壳纳米微球Fe3O4@TiO2的制备方法 |
| CN103721714A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-04-16 | 刘成涛 | 一种Fe3O4/TiO2复合材料的制备方法 |
| CN105618160A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-06-01 | 华南师范大学 | 一种多孔二氧化钛块体材料的快速制备方法 |
| CN105797763A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-27 | 华南师范大学 | 一种制备碳、氮掺杂二氧化钛的方法 |
| CN106040212A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-10-26 | 华南师范大学 | 一种砖头上沉积高光催化性能碳氮掺杂二氧化钛的制备方法 |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772636A (zh) * | 2005-10-10 | 2006-05-17 | 北京科技大学 | 一种复合光催化污水处理材料及其制备方法 |
| CN101816937A (zh) * | 2009-07-29 | 2010-09-01 | 兰州理工大学 | 磁性负载纳米光催化剂TiO2/Fe3O4的制作方法 |
| CN103357360A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-10-23 | 西北工业大学 | 壳层厚度可控的高磁响应性核壳纳米微球Fe3O4@TiO2的制备方法 |
| CN103721714A (zh) * | 2013-11-25 | 2014-04-16 | 刘成涛 | 一种Fe3O4/TiO2复合材料的制备方法 |
| CN105618160A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-06-01 | 华南师范大学 | 一种多孔二氧化钛块体材料的快速制备方法 |
| CN106040212A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-10-26 | 华南师范大学 | 一种砖头上沉积高光催化性能碳氮掺杂二氧化钛的制备方法 |
| CN105797763A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-27 | 华南师范大学 | 一种制备碳、氮掺杂二氧化钛的方法 |
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