CN108786779A - 一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108786779A CN108786779A CN201810756636.7A CN201810756636A CN108786779A CN 108786779 A CN108786779 A CN 108786779A CN 201810756636 A CN201810756636 A CN 201810756636A CN 108786779 A CN108786779 A CN 108786779A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite alkene
- porous tio
- preparation
- photochemical catalyst
- tio
- 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
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 97
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 97
- -1 graphite alkene Chemical class 0.000 title claims abstract description 94
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title description 7
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 title description 5
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000013086 titanium-based metal-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 23
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 3
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 claims description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GPNNOCMCNFXRAO-UHFFFAOYSA-N 2-aminoterephthalic acid Chemical compound NC1=CC(C(O)=O)=CC=C1C(O)=O GPNNOCMCNFXRAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 8
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 231100001244 hazardous air pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229960002415 trichloroethylene Drugs 0.000 description 2
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 230000002073 mitogenetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8678—Removing components of undefined structure
- B01D53/8687—Organic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂及其制备方法。本发明提供了一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，再与石墨炔超声分散，得到反应液，然后进行水热反应，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂前驱体，最后进行煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。本发明在石墨炔表面通过配体与Ti盐以及石墨炔的作用，原位生长Ti‑MOF，使Ti‑MOF铆定在石墨炔二维表面上，因此作用力强，通过煅烧得到复合材料，实现了多孔TiO2的高度分散，使多孔TiO2紧密地镶嵌于石墨炔的两面，形成于类似三明治结构，解决了TiO2分散不均匀、易团聚的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)，包括烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类等沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物，是主要的有害空气污染物(HAPs)，对环境造成极大的破坏。光催化技术能够彻底、有效的去除掉空气中的VOCs使之转化成为CO2和H2O，达到除去有害物质的目的又不引入二次污染。开发廉价、高效的光催化剂是光催化降解VOCs关键。
TiO2是研究中使用最广泛的光催化材料。但是TiO2量子效率较低，光生电子空穴对容易再复合；并且由于TiO2禁带宽度约为3.2eV，这导致它只能吸收太阳光中紫外光的5％左右，而大部分的太阳光不会被吸收利用；近年来，提高TiO2光催化活性的途径之一就是构筑多孔中空结构的光催化材料，降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离,提高了电子-空穴分离能力；提高比表面积，增强有机污染物在材料表面快速吸附与聚集，提高光催化效率的另一种途径是将TiO2与碳材料如石墨烯、石墨炔等复合，可快速导走光生电子，抑制光生电子与空穴的复合。现有技术中，制备TiO2与石墨炔复合材料的常规方法是将TiO2粉体与石墨炔溶液混合，然后水热合成得到复合材料，该方法TiO2与石墨炔间作用力弱，因此TiO2分散性差，易分散不均匀，产生团聚现象。
发明内容
本发明的目的是获得一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂及其制备方法和应用。本发明利用钛盐与有机配体反应在石墨炔上原位生长Ti-MOF，再通过煅烧得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂，从而实现TiO2在石墨炔上的高度分散，解决了TiO2分散不均匀、易团聚的缺点。
一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与石墨炔超声分散，得到反应液；
(3)将所述步骤(2)得到的反应液进行水热反应，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体；
(4)将所述步骤(3)得到的Ti-MOF/石墨炔前驱体在氩气气氛中煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。
优选地，所述步骤(1)中钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比为1:(1～8):(550～1050)。
优选地，所述钛盐包括钛酸四丁酯、四氯化钛和钛酸异丙酯中的一种或两种。
优选地，所述有机配体包括对苯二甲酸和/或氨基对苯二甲酸。
优选地，所述步骤(2)反应液中石墨炔的浓度为0.1～0.4mg/mL。
优选地，所述步骤(3)中水热反应的温度为120～160℃，水热反应的时间为12～48h。
优选地，所述步骤(4)中煅烧的温度为500～850℃，煅烧的时间为0.5～4.5h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的石墨炔/多孔TiO2光催化剂，所述石墨炔/多孔TiO2光催化剂的比表面积为250～500m2/g，所述多孔TiO2为中空结构，所述多孔TiO2铆定于石墨炔平面的两面。
优选地，所述石墨炔与多孔TiO2的质量比为1∶25～50。
本发明还提供了上述技术方案所述的石墨炔/多孔TiO2光催化剂在VOCs氧化中的应用。
本发明提供了一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，再与石墨炔超声分散，得到反应液，然后进行水热反应，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂前驱体，最后进行煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。本发明在石墨炔表面通过配体与Ti盐以及石墨炔的作用，原位生长Ti-MOF，使Ti-MOF铆定在石墨炔二维表面上，因此作用力强，通过煅烧得到复合材料，实现了多孔TiO2的高度分散，使多孔TiO2紧密地镶嵌于石墨炔的两面，形成于类似三明治结构，解决了TiO2分散不均匀、易团聚的缺点。
并且，本发明提供的石墨炔/多孔TiO2光催化剂比表面积大，多孔TiO2在石墨炔上均匀分散，本发明所述石墨炔/多孔TiO2光催化剂，用于VOCs的光催化降解，波长小于254nm紫外光照射照射下，VOCs转化率可达85％以上。
附图说明
图1为实施例1制备的石墨炔/多孔TiO2光催化剂甲苯的光催化降解反应曲线，其中曲线1-石墨炔/多孔TiO2光催化剂，曲线2-无催化剂；
图2为实施例1制得的石墨炔/多孔TiO2光催化剂的SEM谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与石墨炔超声分散，得到反应液；
(3)将所述步骤(2)得到的反应液进行水热反应，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体；
(4)将所述步骤(3)得到的Ti-MOF/石墨炔前驱体在氩气气氛中煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。
本发明将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，得到混合溶液。在本发明中，所述钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比优选为1:(1～8):(550～1050)，更优选为1:(2～6.5):(650～880)。
在本发明中，所述钛盐优选包括钛酸四丁酯、四氯化钛和钛酸异丙酯中的一种或两种。当所述钛盐优选为两种混合物时，本发明对所述各钛盐的重量以及用量没有特殊的限定，采用任意比例的混合物均可。
在本发明中，所述有机配体优选包括对苯二甲酸和/或氨基对苯二甲酸。本发明对所述有机溶剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于溶解有机配体的有机溶剂即可，具体的，如二甲基甲酰胺和/或甲醇。
本发明对所述混合方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如搅拌。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液与石墨炔超声分散，得到反应液。在本发明中，所述超声分散的频率优选为25～45kHz，更优选为30～40kHz；所述超声分散的时间优选为1～4h，更优选为2～3.5h。
在本发明中，所述反应液中石墨炔的浓度优选为0.1～0.4mg/mL，更优选为0.15～0.3mg/mL。
本发明优选将石墨炔加入所述混合溶液中使各组分混合更加均匀。
得到反应液后，本发明将所述反应液进行水热反应，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。在本发明中，所述水热反应的温度优选为120～160℃，更优选为125～140℃；所述水热反应的时间优选为12～48h，更优选为20h～40h，最优选为24～36h。在本发明中，升温至所述水热反应温度的升温速率优选为10℃/min。
本发明对所述水热反应的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水热反应装置即可，具体的，如带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。
水热反应完成后，本发明优选将水热反应的产物依次进行分离、洗涤和干燥，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。本发明对所述洗涤和干燥的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的分离、洗涤和干燥的技术方案即可。在本发明中，所述分离优选为离心，所述离心的速率优选为5500～8500rpm，更优选为6500～7500rpm；所述离心的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。在本发明中，所述洗涤的溶剂优选为二甲基甲酰胺；所述洗涤的次数优选为3～5次。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～160℃，更优选为90～150℃，最优选为110～130℃；所述干燥的真空度优选为0～600Pa，更优选为70～450Pa，最优选为110～180Pa；所述干燥的时间优选为10～36h，更优选为15～30h，最优选为18～25h。
在本发明中，所述Ti-MOF/石墨炔前驱体为金属有机骨架Ti-MOF/石墨炔，也是石墨炔/多孔TiO2前驱体。
得到Ti-MOF/石墨炔前驱体后，本发明将所述Ti-MOF/石墨炔前驱体在氩气气氛中进行煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。在本发明中，所述煅烧的温度优选为500～850℃，更优选为550～750℃，最优选为600～700℃；所述煅烧的时间优选为0.5～4.5h，更优选为2～4h。
本发明对所述煅烧的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的煅烧的装置即可。在本发明中，所述煅烧优选在管式炉或马弗炉中进行。本发明对升温至所述煅烧温度的速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的升温速率即可。在本发明中，所述升温至所述煅烧温度的速率优选为1～5℃/min，更优选为2～4℃/min。在本发明中，所述煅烧使Ti-MOF/石墨炔前驱体中的有机成分形成气体挥发，得到具有Ti-MOF结构的多孔TiO2。
本发明提供的制备方法通过水热法制备MOFs为模板，在煅烧过程中材料的有机成分生成CO2等气体物质，从而形成多孔结构。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的石墨炔/多孔TiO2光催化剂，所述石墨炔/多孔TiO2光催化剂的比表面积为250～500m2/g，所述多孔TiO2为中空结构，所述多孔TiO2铆定于石墨炔平面的两面。
在本发明中，所述石墨炔与多孔TiO2的质量比优选为1∶25～50，更优选为1：35～40。
本发明还提供了上述技术方案所述的石墨炔/多孔TiO2光催化剂在VOCs氧化中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的石墨炔/多孔TiO2光催化剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
取0.272g钛酸异丙酯、0.401g对苯二甲酸溶解于50mL DMF中，搅拌30min；取9mg石墨炔加入溶液中，超声15min，得到反应液；钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比为：1：2.5：650，石墨炔浓度为0.18mg/mL。
将反应液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于鼓风干燥箱内125℃下反应24h(升温速率为10℃/min)，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于120℃真空干燥箱中干燥12h，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。
将步上述前驱体在600℃下煅烧1.5h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到光催化剂，比表面积为495.8m2/g。
将30mg光催化剂填充到光催化反应管中，在空气流速为180mL/min，甲苯浓度为500ppm，波长小于254nm紫外光照射下的条件反应，结果见图1，反应10min后，甲苯的转化率为88.5％，图1中曲线1-石墨炔/多孔TiO2光催化剂，曲线2-无催化剂。
图2为本发明实施例1制得的石墨炔/多孔TiO2光催化剂的SEM谱图，由图2可以看出，本发明制得的石墨炔/多孔TiO2光催化剂中多孔TiO2为中空结构，所述多孔TiO2铆定于石墨炔平面的两面，形成于类似三明治结构。
实施例2:
取0.32g钛酸四丁酯、0.532g氨基对苯二甲酸溶解于55mL DMF中，搅拌30min；取10.5mg石墨炔加入溶液中，超声15min，得到反应溶液；钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比为：1：3.1：758.3，石墨炔浓度为0.19mg/mL。
将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于鼓风干燥箱内125℃下反应30h(升温速率为10℃/min)，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于125℃真空干燥箱中干燥15h，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。
将上述前驱体在650℃下煅烧2h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到光催化剂，比表面积为402.8m2/g。
将25mg光催化剂填充到光催化反应管中，在空气流速为180mL/min，丙酮浓度为450ppm，波长小于254nm紫外光照射15min的反应条件下，丙酮的转化率为91.3％。
实施例3:
取0.175g四氯化钛、0.274g氨基对苯二甲酸、0.376g对苯二甲酸溶解于30mL甲醇中，搅拌15min；取7.2mg石墨炔加入溶液中，超声15min，得到反应溶液；钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比为：1：4.1：805，石墨炔浓度为0.24mg/mL。
将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于鼓风干燥箱内150℃下反应25h(升温速率为10℃/min)，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于130℃真空干燥箱中干燥12h，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。
将上述前驱体在650℃下煅烧2h，升温速率为2℃/min，自然降温至室温，得到光催化剂比表面积为439.1m2/g。
将35mg光催化剂填充到光催化反应管中，在空气流速为150mL/min，三氯乙烯浓度为450ppm，波长小于254nm紫外光照射15min的反应条件下，三氯乙烯的转化率为90.3％。
实施例4:
取0.168g钛酸四丁酯、0.08g四氯化钛、0.35g对苯二甲酸溶解于60mL DMF中，搅拌30min；取9.1mg石墨炔加入溶液中，超声15min，得到反应溶液；钛盐、有机配体、溶剂的摩尔比为：1：2.3：849.5，石墨炔浓度为0.152mg/mL。
将反应溶液加入聚四氟乙烯反应釜中，置于鼓风干燥箱内125℃下反应40h(升温速率为10℃/min)，得到沉淀物；沉淀物用DMF洗涤三次，离心后置于125℃真空干燥箱中干燥12h，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体。
将上述前驱体在700℃下煅烧1h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到光催化剂，得到光催化剂，比表面积为473.6m2/g。
将32mg光催化剂填充到光催化反应管中，在空气流速为170mL/min，甲醇浓度为500ppm，波长小于254nm紫外光照射20min的反应条件下，甲醇的转化率为87.9％。
对比例:
取0.269g钛酸异丙酯、8.5mg石墨炔置于玛瑙研钵中，研磨30min，置于鼓风干燥箱内125℃下反应24h得到TiO2/石墨炔前驱体。
将上述前驱体在600℃下煅烧1.5h，升温速率为1℃/min，自然降温至室温，得到光催化剂，比表面积为54.7m2/g。
将30mg光催化剂填充到光催化反应管中，在空气流速为180mL/min，甲苯浓度为500ppm，波长小于254nm紫外光照射10min的反应条件下，甲苯的转化率为51.5％。
由以上实施例和对比例可以看出，本发明提供的制备方法简单，制备的石墨炔/多孔TiO2光催化剂，比表面积大，光催化降解VOCs性能好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种石墨炔/多孔TiO2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钛盐、有机配体和有机溶剂混合，得到混合溶液；
(2)将所述步骤(1)得到的混合溶液与石墨炔超声分散，得到反应液；
(3)将所述步骤(2)得到的反应液进行水热反应，得到Ti-MOF/石墨炔前驱体；
(4)将所述步骤(3)得到的Ti-MOF/石墨炔前驱体在氩气气氛中煅烧，得到石墨炔/多孔TiO2光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中钛盐、有机配体和有机溶剂的摩尔比为1:(1～8):(550～1050)。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钛盐包括钛酸四丁酯、四氯化钛和钛酸异丙酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机配体包括对苯二甲酸和/或氨基对苯二甲酸。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)反应液中石墨炔的浓度为0.1～0.4mg/mL。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中水热反应的温度为120～160℃，水热反应的时间为12～48h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中煅烧的温度为500～850℃，煅烧的时间为0.5～4.5h。
8.权利要求1～7任意一项所述制备方法制备的石墨炔/多孔TiO2光催化剂，其特征在于，所述石墨炔/多孔TiO2光催化剂的比表面积为250～500m2/g，所述多孔TiO2为中空结构，所述多孔TiO2铆定于石墨炔平面的两面。
9.根据权利要求8所述的石墨炔/多孔TiO2光催化剂，其特征在于，所述石墨炔与多孔TiO2的质量比为1∶25～50。
10.权利要求8～9任意一项所述的石墨炔/多孔TiO2光催化剂在VOCs氧化中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810756636.7A CN108786779B (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810756636.7A CN108786779B (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108786779A true CN108786779A (zh) | 2018-11-13 |
| CN108786779B CN108786779B (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=64076122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810756636.7A Active CN108786779B (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108786779B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111389384A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-07-10 | 广西大学 | 一种憎水性石墨炔复合含铁mof吸附剂及其制备方法 |
| CN112264066A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-26 | 齐鲁工业大学 | 一种石墨炔原位生长金属有机骨架材料的制备方法及其应用 |
| CN113214829A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-06 | 南京师范大学 | 一种石墨炔量子点的制备方法及其制备的量子点和应用 |
| CN113913898A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-11 | 浙江大学 | 一种TiO2反射型电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN114225947A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-25 | 中国矿业大学 | 一种光催化co2还原制燃料的石墨炔复合材料及其制备方法 |
| CN114588946A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-06-07 | 河海大学 | 一种二价铁掺杂Fe-MOF基复合材料的制备方法及其应用 |
| CN115025786A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-09 | 齐鲁工业大学 | 一种硫掺杂的石墨炔原位生长zif-67材料及其制备方法、应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500350A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 中国科学院过程工程研究所 | 高效二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
| CN107352627A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-11-17 | 深圳大学 | 水净化复合材料及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-07-11 CN CN201810756636.7A patent/CN108786779B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102500350A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 中国科学院过程工程研究所 | 高效二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 |
| CN107352627A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-11-17 | 深圳大学 | 水净化复合材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| NAILIANG YANG等: "Photocatalytic Properties of", 《ACS NANO》 * |
| 周卫等: "高热稳定性多孔二氧化钛／石墨烯复合体的制备与光催化性能研究", 《中国科技论文》 * |
| 张震: "锂/钠离子二次电池多孔电极材料的制备与研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
| 无: "TiO2 -GD复合光催化剂性能良好", 《工业催化》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111389384A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-07-10 | 广西大学 | 一种憎水性石墨炔复合含铁mof吸附剂及其制备方法 |
| CN111389384B (zh) * | 2020-02-17 | 2022-05-20 | 广西大学 | 一种憎水性石墨炔复合含铁mof吸附剂及其制备方法 |
| CN112264066A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-26 | 齐鲁工业大学 | 一种石墨炔原位生长金属有机骨架材料的制备方法及其应用 |
| CN112264066B (zh) * | 2020-10-12 | 2022-10-11 | 齐鲁工业大学 | 一种石墨炔原位生长金属有机骨架材料的制备方法及其应用 |
| CN113214829A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-06 | 南京师范大学 | 一种石墨炔量子点的制备方法及其制备的量子点和应用 |
| CN113913898A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-11 | 浙江大学 | 一种TiO2反射型电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN114225947A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-25 | 中国矿业大学 | 一种光催化co2还原制燃料的石墨炔复合材料及其制备方法 |
| CN114588946A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-06-07 | 河海大学 | 一种二价铁掺杂Fe-MOF基复合材料的制备方法及其应用 |
| CN115025786A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-09 | 齐鲁工业大学 | 一种硫掺杂的石墨炔原位生长zif-67材料及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108786779B (zh) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108786779A (zh) | 一种石墨炔/多孔二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Zhao et al. | A novel Z-scheme CeO2/g-C3N4 heterojunction photocatalyst for degradation of Bisphenol A and hydrogen evolution and insight of the photocatalysis mechanism | |
| US20220355284A1 (en) | Perylene imide and composite photocatalytic material thereof, preparation method therefor and application thereof in removing organic pollutants from water | |
| Wang et al. | CO2 photoreduction with H2O vapor on highly dispersed CeO2/TiO2 catalysts: Surface species and their reactivity | |
| CN107754861B (zh) | 一种碳量子点/金属有机骨架催化剂的制备方法和应用 | |
| CN104998672B (zh) | 一种g‑C3N4/{001}TiO2复合可见光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN104941621B (zh) | 一种高效降解抗生素的复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| Wang et al. | Simple synthesis of Zr-doped graphitic carbon nitride towards enhanced photocatalytic performance under simulated solar light irradiation | |
| CN109759110A (zh) | 一种氮掺杂多孔碳负载二氧化钛光催化剂及其制备方法与应用 | |
| Dai et al. | Nanoporous N-doped Carbon/ZnO hybrid derived from zinc aspartate: An acid-base bifunctional catalyst for efficient fixation of carbon dioxide into cyclic carbonates | |
| CN106824247B (zh) | 一种钨酸铋/氮化碳/磷酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107469839A (zh) | 一种碘酸氧铋光催化剂的制备方法 | |
| CN103736515A (zh) | VOCs催化氧化的高性能吸附、吸波型催化剂及其制备 | |
| CN108273489A (zh) | 一种铈掺杂二氧化钛/石墨烯气凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN106076303B (zh) | 氧化石墨烯/二氧化钛纳米针复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111617807B (zh) | 一种Fe改性纳米锰氧化物/MIL-125(Ti)催化剂及其制备方法 | |
| CN107837816A (zh) | Fe2O3/g‑C3N4复合体系及制备方法和应用 | |
| CN106345435A (zh) | 一种金属有机框架/聚二乙烯基苯复合VOCs吸附剂的制备方法 | |
| CN108359462A (zh) | 一种钒酸铋量子点及其制备方法、还原氧化石墨烯气凝胶材料及其制备方法以及光催化剂 | |
| CN113926443B (zh) | 用于可见光催化除醛的多元复合材料、制备方法及空气净化器 | |
| CN106378158A (zh) | 一种在可见光下具有高催化降解活性的硫化铋/二氧化钛/石墨烯复合物的制法 | |
| Ma et al. | High-humidity tolerance of porous TiO2 (B) microspheres in photothermal catalytic removal of NOx | |
| CN111514880A (zh) | 一种多孔氮化碳/钒酸铕z型光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109821555A (zh) | 一种石墨烯复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN108579715A (zh) | 一种多孔易分离二氧化钛纳米催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220728 Address after: Room 2202, 22 / F, Wantong building, No. 3002, Sungang East Road, Sungang street, Luohu District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen dragon totem technology achievement transformation Co.,Ltd. Address before: 315000 Fenghua Road, Jiangbei District, Ningbo, Zhejiang Province, No. 818 Patentee before: Ningbo University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230424 Address after: No. 280 Shengli East Road, Longzihu District, Bengbu City, Anhui Province, 233000 (formerly known as Jinguang Steel Factory) Patentee after: Anhui Zhongjiang Material Technology Co.,Ltd. Address before: Room 2202, 22 / F, Wantong building, No. 3002, Sungang East Road, Sungang street, Luohu District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Shenzhen dragon totem technology achievement transformation Co.,Ltd. |