CN109865511A - 一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，首先制备光触媒纳米粉体，准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和稀土硝酸盐，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.1～0.3 mol/L，稀土硝酸盐的质量百分比为1～2%，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在190～240℃温度下水热反应6～8 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥2～4 h，制得光触媒纳米粉体；然后将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，再加入成膜剂、乳化剂及其他助剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为0.1～2%，制得纳米光触媒乳液。

Description

一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法
技术领域
本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法。
背景技术
光触媒是以二氧化钛为代表的是一类光催化剂，在光线尤其是紫外光线的作用下，其能高效降解有毒有害气体、杀灭多种细菌，还具备除臭、抗污、净化空气等功能。近30年来光催化技术用于环境污染物的降解受到了国内外学者的广泛重视，然而TiO2的禁带宽度较大，要在小于或等于387.5nm的紫外光下才能被激发，才能发挥光催化作用，而在自然界中，太阳光谱中紫外光部分不足5%。因此，开发高效、稳定的可见光活性的催化剂成为半导体光催化研究发展的主流。目前，通过掺杂（包括金属离子掺杂、非金属离子掺杂及离子双掺杂等手段）对TiO2等半导体光催化剂进行能带调变是实现其可见光活性的有效策略之一。通过掺杂在TiO2的晶格中引入掺杂离子，一般会改变其电子结构，起到减小禁带宽度、产生电子（或空穴）捕获中心等的作用，从而使TiO2在可见光激发下呈现光催化活性。
液体光触媒产品有溶胶型和乳液型，其中溶胶型光触媒的制备过程复杂、条件苛刻，而乳液型光触媒则更易大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述弊端，提供一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，该制备方法工艺简单，操作流程少，制备的光触媒乳液光催化活性好，便于工业化大规模生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和稀土硝酸盐，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.1～0.3 mol/L，稀土硝酸盐的质量百分比为1～2 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在190～240 ℃温度下水热反应6～8 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥2～4 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂及其他助剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为0.1～2 %，制得纳米光触媒乳液。
优选的，所述的稀土硝酸盐为硝酸钐、硝酸铽、硝酸铕、硝酸铋的一种或几种的混合物。
优选的，所述的助剂为消泡剂、增稠剂、防沉降剂的一种或几种。
本发明所具有的有益效果：
（1）本发明制备方法工艺简单，操作流程少，便于工业化大规模生产；
（2）采用本发明制备方法制备的纳米光触媒乳液得光催化活性好，通过稀土元素掺杂TiO2，克服了传统TiO2光触媒只能在紫外线下才能发挥光催化性能的弊端，使其在可见光区域既能发挥高效光催化性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例 1
一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和硝酸铽，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.1 mol/L，硝酸铽的质量百分比为1 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在220 ℃温度下水热反应7 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥4 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂和消泡剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为0.5%，制得纳米光触媒乳液。
实施例 2
一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和硝酸钐，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.2 mol/L，硝酸钐的质量百分比为1 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在210 ℃温度下水热反应8h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥4 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂、消泡剂和防沉降剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为2%，制得纳米光触媒乳液。
实施例 3
一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和硝酸铽，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.3 mol/L，硝酸铽的质量百分比为2 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在220 ℃温度下水热反应8 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥4 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂、消泡剂和防沉降剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为1 %，制得纳米光触媒乳液。
实施例 4
一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和硝酸铕，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.2 mol/L，硝酸铕的质量百分比为1 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在200 ℃温度下水热反应7 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥3 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂和消泡剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为0.5 %，制得纳米光触媒乳液。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）光触媒纳米粉体的制备：准确称取无水乙醇、钛酸丁酯和稀土硝酸盐，搅拌混合均匀，控制钛酸丁酯的浓度为0.1～0.3 mol/L，稀土硝酸盐的质量百分比为1～2 %，制得混合溶液，将混合溶液缓慢滴加到去离子水中，控制去离子水的体积为混合溶液体积的2倍，强烈搅拌均匀，移入密闭不锈钢容器中，在190～240 ℃温度下水热反应6～8 h，冷却后将沉淀物过滤、多次洗涤后，在80℃温度下干燥2～4 h，制得光触媒纳米粉体；
（2）纳米光触媒乳液的制备：将制得的光触媒纳米粉体加入去离子水中，然后加入成膜剂、乳化剂及其他助剂，控制光触媒纳米粉体的质量百分比为0.1～2 %，制得纳米光触媒乳液。
2.根据权利要求1所述的掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，其特征在于，所述的稀土硝酸盐为硝酸钐、硝酸铽、硝酸铕、硝酸铋的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的掺杂型纳米光触媒乳液的制备方法，其特征在于，所述的助剂为消泡剂、增稠剂、防沉降剂的一种或几种的混合物。
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