CN108786829A - 掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 - Google Patents
掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108786829A CN108786829A CN201810295356.0A CN201810295356A CN108786829A CN 108786829 A CN108786829 A CN 108786829A CN 201810295356 A CN201810295356 A CN 201810295356A CN 108786829 A CN108786829 A CN 108786829A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- titanium dioxide
- nano titanium
- reaction
- doped nano
- 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
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 39
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 22
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 22
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WBJXZTQXFVDYIZ-UHFFFAOYSA-N [Sb].[N+](=O)(O)[O-] Chemical compound [Sb].[N+](=O)(O)[O-] WBJXZTQXFVDYIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K antimony trichloride Chemical compound Cl[Sb](Cl)Cl FAPDDOBMIUGHIN-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910001954 samarium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229940075630 samarium oxide Drugs 0.000 claims description 3
- FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sm+3].[Sm+3] FKTOIHSPIPYAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JVLRYPRBKSMEBF-UHFFFAOYSA-K diacetyloxystibanyl acetate Chemical compound [Sb+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O JVLRYPRBKSMEBF-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N dysprosium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Dy+3].[Dy+3] GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 claims description 2
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical group [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims 1
- XDBSEZHMWGHVIL-UHFFFAOYSA-M hydroxy(dioxo)vanadium Chemical compound O[V](=O)=O XDBSEZHMWGHVIL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLXPLDLEBORRPT-UHFFFAOYSA-M [NH4+].[Fe+].[O-]S([O-])(=O)=O Chemical compound [NH4+].[Fe+].[O-]S([O-])(=O)=O ZLXPLDLEBORRPT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZUBARUFLYGOGC-MTHOTQAESA-L acid fuchsin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=C(N)C(C)=CC(C(=C\2C=C(C(=[NH2+])C=C/2)S([O-])(=O)=O)\C=2C=C(C(N)=CC=2)S([O-])(=O)=O)=C1 RZUBARUFLYGOGC-MTHOTQAESA-L 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 2
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 2
- CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N methyl red Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1C(O)=O CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N 0.000 description 2
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K vanadic acid Chemical compound O[V](O)(O)=O WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006701 autoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006153 eosin methylene blue Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/847—Vanadium, niobium or tantalum or polonium
- B01J23/8472—Vanadium
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法，该制备方法包括：1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂具有催化环境温和、催化效率高的优点，同时该制备方法具有工序简单和原料易得优点。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂，具体地，涉及一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法。
背景技术
半导体光催化技术作为一项新的环境净化技术越来越为人们所重视,其中光催化剂是光催化过程的关键部分。在众多的光催化剂中，TiO2以优良的抗化学和光腐蚀性能、价格低廉等优点而成为过去几十年来最重要的光催化剂,然而其实用化研究进程长期以来却未有较大的突破，主要由于其带隙较宽,只能利用紫外光和难以回收利用等原因。因此，研究和开发非TiO2新型光催化体系已成为光催化领域的热点之一，具有宽广的前景和挑战性。
利用TiO2光催化降解有机污染物是当前光催化领域的研究热点之一。但由于其带隙较宽(3.2eV)，对太阳光的利用率低，且光生电子和空穴的复合率高，光催化效率较低，需要紫外光来激发的缺点，很大程度上限制了TiO2的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法，该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂具有催化环境温和、催化效率高的优点，同时该制备方法具有工序简单和原料易得优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂的制备方法，包括：
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。
本发明还提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂，该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂通过上述的制备方法制备而得。
在上述技术方案中，本发明首先利用稀土氧化物、锑盐进行掺杂以制得掺杂钒酸铁，然后利用掺杂钒酸铁掺杂以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂；通过掺杂提高纳米材料对太阳光的利用率，进而使得该纳米材料在自然光下便可直接光催化，进而使得该光催化反应具有条件温和和催化效率高的优势，进而便于TiO2在光催化方面的应用中的推广。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂的制备方法，包括：
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。
在本发明的步骤1)中，各物料可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤1)中，六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：2-3mmol：0.01-0.05mmol：0.03-0.06mmol：30-40mL。
在本发明的步骤1)中，反应体系的pH可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在水热反应开始时，反应体系的pH为3-6。
在本发明的步骤1)中，水热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤1)中，水热反应满足以下条件：于密闭条件下进行，反应温度为160-180℃，反应时间为36-72h。
在本发明的步骤1)中，煅烧的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤1)中，煅烧满足以下条件：煅烧温度为750-850℃，煅烧时间为3-4h。
在本发明的步骤1)中，稀土氧化物、锑盐的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤1)中，稀土氧化物选自氧化铈、氧化钕、氧化钆、氧化镝和氧化钐中的至少一者；锑盐选自氯化锑、硝酸锑和乙酸锑中的至少一者。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤2)中，钛酸四丁酯、有机溶剂、掺杂钒酸铁、水的用量比为1mmol：20-30mL：3-5mg：5-10mL。
在本发明的步骤2)中，反应体系的pH可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在接触反应开始时，反应体系的pH为5.5-6.5。
在本发明的步骤2)中，接触反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤2)中，接触反应满足以下条件：反应温度为15-35℃，反应时间为2-3h。
在本发明的步骤2)中，陈化的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，陈化满足以下条件：陈化温度为15-35℃，陈化时间为20-25h。
在本发明的步骤2)中，干燥的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，干燥满足以下条件：干燥温度为90-110℃，干燥时间为4-6h。
在本发明的步骤2)中，热处理的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件优选地，热处理满足以下条件：热处理温度为480-550℃，热处理时间为2-3h。
在本发明中，无机酸的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件优选地，优选地，在步骤1)和2)中，无机酸选自盐酸或硝酸。
在本发明中，有机溶剂的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件优选地，在步骤2)中，有机溶剂选自乙醇、丙醇、丙酮、二氯甲烷和乙腈中的至少一者。
本发明还提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂，该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物(氧化铈)、锑盐(氯化锑)、无机酸(盐酸)和水(硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：2.5mmol：0.03mmol：0.05mmol：35mL；在所述水热反应开始时，反应体系的pH为3.7)进行水热反应(于密闭条件下进行，反应温度为170℃，反应时间为50h)，然后将反应产物进行煅烧(煅烧温度为800℃，煅烧时间为3.5h)以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂(乙醇)和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸(盐酸)、水(钛酸四丁酯、有机溶剂、掺杂钒酸铁、水的用量比为1mmol：25mL：4mg：8mL；在所述接触反应开始时，反应体系的pH为6.0)进行接触反应(反应温度为25℃，反应时间为2.5h)，最后陈化(陈化温度为25℃，陈化时间为23h)、干燥(干燥温度为100℃，干燥时间为5h)、热处理(热处理温度为500℃，热处理时间为2.5h)以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂A1。
实施例2
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物(氧化钕)、锑盐(硝酸锑)、无机酸(硝酸)和水(硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：2mmol：0.01mmol：0.03mmol：30mL；在所述水热反应开始时，反应体系的pH为3)进行水热反应(于密闭条件下进行，反应温度为160℃，反应时间为36h)，然后将反应产物进行煅烧(煅烧温度为750℃，煅烧时间为3h)以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂(丙醇)和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸(盐酸)、水(钛酸四丁酯、有机溶剂、掺杂钒酸铁、水的用量比为1mmol：20mL：3mg：5mL；在所述接触反应开始时，反应体系的pH为5.5)进行接触反应(反应温度为15℃，反应时间为2h)，最后陈化(陈化温度为15℃，陈化时间为20h)、干燥(干燥温度为90℃，干燥时间为4h)、热处理(热处理温度为480℃，热处理时间为2h)以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂A2。
实施例3
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物(氧化钐)、锑盐(乙酸锑)、无机酸(硝酸)和水(硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：3mmol：0.05mmol：0.06mmol：40mL；在所述水热反应开始时，反应体系的pH为6)进行水热反应(于密闭条件下进行，反应温度为180℃，反应时间为72h)，然后将反应产物进行煅烧(煅烧温度为850℃，煅烧时间为4h)以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂(乙腈)和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸(硝酸)、水(钛酸四丁酯、有机溶剂、掺杂钒酸铁、水的用量比为1mmol：30mL：5mg：10mL；在所述接触反应开始时，反应体系的pH为6.5)进行接触反应(反应温度为35℃，反应时间为3h)，最后陈化(陈化温度为35℃，陈化时间为25h)、干燥(干燥温度为110℃，干燥时间为6h)、热处理(热处理温度为550℃，热处理时间为3h)以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得催化剂B1，不同的是，步骤1)中未使用稀土氧化物。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得催化剂B2，不同的是，步骤1)中未使用锑盐。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得催化剂B3，不同的是，步骤2)中未使用掺杂钒酸铁。
检测例1
1)通过X射线衍射仪对实施例1中的掺杂钒酸铁进行XRD检测，然后与FeVO4XRD标准JCPDS进行对比，检测结果显示两者特征峰重合。
2)通过X射线衍射仪对实施例1中的掺杂纳米二氧化钛进行XRD检测，然后与TiO2XRD标准JCPDS进行对比，检测结果显示两者特征峰重合。
3)扫描电子显微镜对实施例1中的掺杂纳米二氧化钛进行XRD检测，检测结果显示掺杂纳米二氧化的粒径为100-200nm。
按照相同的方法对实施例2-3进行检测，检测结果与实施例1的检测结果保持一致。
应用例1
1)染色剂溶液的配置
分别称取0.0050g的染色剂(曙红、次甲基蓝、甲基橙、甲基红、酸性品红或罗丹明B)于小烧杯中，用移液管移取10ml蒸馏水溶解，再用移液管移取5ml溶液至250ml的容量瓶中，接着定容，摇匀，配置成染色剂溶液。
2)光催化降解
分别取2mg上述催化剂于小烧杯中，再加入500ml的染色剂溶液，在黑暗条件下搅拌2h，然后置于自然光下进行反应，每隔5min取一次上清液；然后用离心机离心，取清液，通过紫外-可见分光光度计检测染色剂溶液的降解率。相应空白试验为反应体系中不添加催化剂；具体结果见表1-2；其中，降解时间为在自然光下降解率达到稳定后所需的最短时间(min)。
表1
表2
| 降解率/％ | 曙红 | 次甲基蓝 | 甲基橙 | 酸性品红 | 罗丹明B | 甲基红 |
| A1 | 97.3 | 90.5 | 99.2 | 89.5 | 82.8 | 94.6 |
| A2 | 97.8 | 90.4 | 99.0 | 89.6 | 83.0 | 95.9 |
| A3 | 97.0 | 91.3 | 98.8 | 89.2 | 83.5 | 93.7 |
| B1 | 37.8 | 65.8 | 36.8 | 45.5 | 66.8 | 78.9 |
| B2 | 45.9 | 23.4 | 46.0 | 40.3 | 37.2 | 55.6 |
| B3 | 5.5 | 2.6 | 3.9 | 4.8 | 1.2 | 1.9 |
| 空白组 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；
2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得所述掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：2-3mmol：0.01-0.05mmol：0.03-0.06mmol：30-40mL；
优选地，在所述水热反应开始时，反应体系的pH为3-6。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述水热反应满足以下条件：于密闭条件下进行，反应温度为160-180℃，反应时间为36-72h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述煅烧满足以下条件：煅烧温度为750-850℃，煅烧时间为3-4h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述稀土氧化物选自氧化铈、氧化钕、氧化钆、氧化镝和氧化钐中的至少一者；所述锑盐选自氯化锑、硝酸锑和乙酸锑中的至少一者。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述钛酸四丁酯、有机溶剂、掺杂钒酸铁、水的用量比为1mmol：20-30mL：3-5mg：5-10mL；
优选地，在所述接触反应开始时，反应体系的pH为5.5-6.5。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述接触反应满足以下条件：反应温度为15-35℃，反应时间为2-3h；
优选地，所述陈化满足以下条件：陈化温度为15-35℃，陈化时间为20-25h。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，所述干燥满足以下条件：干燥温度为90-110℃，干燥时间为4-6h；
优选地，所述热处理满足以下条件：热处理温度为480-550℃，热处理时间为2-3h。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤1)和2)中，所述无机酸选自盐酸或硝酸；
在步骤2)中，所述有机溶剂选自乙醇、丙醇、丙酮、二氯甲烷和乙腈中的至少一者。
10.一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂，其特征在于，所述掺杂纳米二氧化钛的光催化剂通过权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810295356.0A CN108786829B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810295356.0A CN108786829B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108786829A true CN108786829A (zh) | 2018-11-13 |
| CN108786829B CN108786829B (zh) | 2021-05-11 |
Family
ID=64095540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810295356.0A Active CN108786829B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108786829B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110918114A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 芜湖职业技术学院 | 一种酿酒废液脱色剂及其制备方法 |
| CN111359621A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-07-03 | 南昌航空大学 | 一种光催化降解复合颗粒及其制备方法和应用 |
| CN113198450A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-03 | 四川博琅新材料科技有限公司 | 二元或三元复合的ZnO基稀土-Ti掺杂的光催化剂及其制备 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101966452A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-09 | 大连理工大学 | 一种可见光响应的LaVO4与TiO2复合纳米管的制备方法 |
| JP2015147165A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | イビデン株式会社 | ハニカム触媒及びハニカム触媒の製造方法 |
| CN104923212A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-23 | 大连民族学院 | 一种具有可见光活性的BixCe1-xVO4纳米棒及制备方法 |
| CN105148974A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 陕西科技大学 | 一种高活性mpg-C3N4/RE-BiVO4异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106925256A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 陕西科技大学 | 一种可见光响应特性氧化钛/钒酸铋异质结薄膜及其制备方法和应用 |
| CN106975509A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-25 | 江西科技学院 | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 |
-
2018
- 2018-04-04 CN CN201810295356.0A patent/CN108786829B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101966452A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-09 | 大连理工大学 | 一种可见光响应的LaVO4与TiO2复合纳米管的制备方法 |
| JP2015147165A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | イビデン株式会社 | ハニカム触媒及びハニカム触媒の製造方法 |
| CN104923212A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-23 | 大连民族学院 | 一种具有可见光活性的BixCe1-xVO4纳米棒及制备方法 |
| CN105148974A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-16 | 陕西科技大学 | 一种高活性mpg-C3N4/RE-BiVO4异质结光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN106925256A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 陕西科技大学 | 一种可见光响应特性氧化钛/钒酸铋异质结薄膜及其制备方法和应用 |
| CN106975509A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-07-25 | 江西科技学院 | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| YABIN YAN ETAL.: "TiO2/vanadate (Sr10V6O25, Ni3V2O8, Zn2V2O7) heterostructured photocatalysts with enhanced photocatalytic activity for photoreduction of CO2 into CH4", 《NANOSCALE》 * |
| YULIN MIN ETAL.: "Synthesis of novel visible light responding vanadate/TiO2 heterostructure photocatalysts for application of organic pollutants", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 * |
| 高蔷等: "水热法制备钒酸铁的实验研究", 《功能材料》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110918114A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 芜湖职业技术学院 | 一种酿酒废液脱色剂及其制备方法 |
| CN111359621A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-07-03 | 南昌航空大学 | 一种光催化降解复合颗粒及其制备方法和应用 |
| CN113198450A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-03 | 四川博琅新材料科技有限公司 | 二元或三元复合的ZnO基稀土-Ti掺杂的光催化剂及其制备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108786829B (zh) | 2021-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108786829A (zh) | 掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法 | |
| CN106824246A (zh) | 一种TiO2/g‑C3N4复合可见光催化剂的制备方法 | |
| CN103861575A (zh) | 一种掺杂改性TiO2/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN101003020A (zh) | 敏化的TiO2和ZnS的可见光响应光催化剂及制备方法 | |
| CN102895965B (zh) | Er3+:Y3Al5O12/TiO2复合膜及其在催化降解有机染料中的应用 | |
| CN103861600A (zh) | 一种过渡金属离子、稀土离子镧、钇掺杂改性TiO2石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN103861578A (zh) | 一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液 | |
| CN103357395B (zh) | 镧系元素掺杂纳米管TiO2复合光催化剂的制备方法及其在VOCs治理中的应用 | |
| CN106215915B (zh) | 一种吸附剂类载体负载二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN105536765B (zh) | 一种贝壳基掺硼二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| Mavengere et al. | UV–visible light photocatalytic properties of NaYF4:(Gd, Si)/TiO2 composites | |
| CN105905940A (zh) | 一种钛酸镍/二氧化钛复合纳米材料的制备方法 | |
| CN107930633B (zh) | 一种SrTiO3/Cu2O异质结复合纳米材料的制备方法及应用 | |
| CN104801308A (zh) | 一种NiFe2O4/TiO2/海泡石复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN103272588A (zh) | 一种可回收的漂浮型Pt-TiO2/漂珠光催化剂及其制备方法 | |
| CN103962122A (zh) | 一种钒酸铋复合二氧化钛的制备方法 | |
| CN104787803A (zh) | 一种由含锌钢铁酸洗废液制备纳米铁酸锌的方法 | |
| CN105797739B (zh) | 铁氢氧化物/钒酸铋复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN108671930A (zh) | 有机染料的光催化降解方法 | |
| CN100594976C (zh) | 纳米二氧化钛光催化室内净化剂的制备方法 | |
| CN105233837B (zh) | 一种改性铋酸铜光催化剂及其制备方法 | |
| CN108816266B (zh) | 一种YF/g-C3N4复合材料及其在光催化中的应用 | |
| CN104096555A (zh) | 一种稀土掺杂二氧化硅-二氧化钛光催化材料的制备方法 | |
| CN107088405A (zh) | 一种改性纳米二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN103894180B (zh) | 一种Pr掺杂TiO2为载体的低温SCR催化剂及制备方法 |
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 |
Effective date of registration: 20240508 Address after: Room 2101, Building 1, Yangfan Business Center, Liangzhu Street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310000 Patentee after: Zhejiang Fengling Holding Group Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 241000 No. 201, Wenjin West Road, Yijiang District, Wuhu City, Anhui Province Patentee before: WUHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY Country or region before: China |