CN109999800A - 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109999800A
CN109999800A CN201910383936.XA CN201910383936A CN109999800A CN 109999800 A CN109999800 A CN 109999800A CN 201910383936 A CN201910383936 A CN 201910383936A CN 109999800 A CN109999800 A CN 109999800A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
preparation
nanocomposite
ordered
added
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.)
Pending
Application number
CN201910383936.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张小娟
郝凌云
宋文利
赵媛
顾月皓
刘姣
戴红艳
肖文柯
金荣泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinling Institute of Technology
Original Assignee
Jinling Institute of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinling Institute of Technology filed Critical Jinling Institute of Technology
Priority to CN201910383936.XA priority Critical patent/CN109999800A/zh
Publication of CN109999800A publication Critical patent/CN109999800A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/48Silver or gold
    • B01J23/50Silver
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33Electric or magnetic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/38Organic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts

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

本发明公开了一种具有催化功能的有序结构Ag/TiO2纳米复合材料的制备方法,包括如下步骤:①采用种子乳液法制备出平均粒径为200nm的单分散聚苯乙烯(PS);②以PS为模板,在有盐酸溶液的封闭条件下,滴加钛酸四丁酯(TBOT),反复进行滴加/干燥,经高温热处理,得到有序三维大孔的TiO2。③采用紫外还原的方法在TiO2大孔结构的内表面上沉积Ag颗粒,通过控制沉积条件,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2。本发明通过多步合成法,合成有序结构Ag/TiO2纳米复合材料,制备方法操作简单,实验条件温和。

Description

一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化领域,具体地说,涉及一种具有催化功能的有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
汽油、秸秆等燃烧产生大量的烟尘及氮氧化物,使空气污染严重,危害了人类的健康。随着环境污染及能源危机的加剧,可再生的绿色能源成为人类现在关注的焦点。
TiO2无毒,成本低,易得,耐酸碱性好,价带能级深,纳米TiO2光催化活性好,对紫外光有一定的吸收能力,可直接利用紫外光和太阳光,能够快速有效地处理化学有机污染物,使得TiO2光催化剂成为最有前景,最受欢迎的光催化剂。TiO2光催化技术在环境保护领域的有机、无机污染物的光催化去除研究方面取得了很大进展,被认为是一种极具发展前途的环境污染净化技术。但由于TiO2光量子产率低、光谱响应范围窄等缺点,限制了其在工业领域的应用。
为提高TiO2催化活性,可以制备三维有序大孔结构的TiO2,增加TiO2的比表面积,使TiO2具有更强的吸附能力,大大提高了光催化性能。掺杂银,可以改变二氧化钛表面电子结构的分布,从而提高二氧化钛的光催化性能。
CN201310719056.8公布了一种Ag-TiO2复合结构催化剂的制备方法。该方法包括①TiO2纳米颗粒的制备,②Ag纳米颗粒的制备,③Ag纳米颗粒的氨基功能化处理,④Ag/TiO2复合结构催化剂的制备四个步骤。
CN201310010682.X公布了一种Ag/TiO2纳米管阵列的制备方法及光催化降解制糖废水的应用。以钛片为基底制备出的TiO2纳米管阵列为阴极,铂丝为阳极,放入由1g/L~2.5g/L硝酸银、7g/L~12g/L亚硫酸钠、2.5g/L~3.5g/L磷酸二氢钠及2g/L~4g/L柠檬酸钠组成的电解液中,在3V电压下超声沉积30秒,取出水洗、晾干后得到Ag/TiO2纳米管阵列。将Ag/TiO2纳米管阵列放入pH值为12.4~13.2的制糖废水中,经紫外灯(λ=253.7nm)照射25~30小时,实现对制糖废水的光催化降解的应用。
目前尚未有有序结构Ag/TiO2纳米复合材料催化罗丹明B的报道以及采用本发明的制备方法去制备Ag/TiO2纳米复合材料。本发明开发了一种具有良好催化性能的有序结构Ag/TiO2纳米复合材料并对其进行了性能测试。
发明内容
本发明提供了一种具有良好催化性能的有序结构Ag/TiO2纳米复合材料的制备方法,可以大大提高TiO2的催化性能。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种具有催化功能的有序结构Ag/TiO2纳米复合材料的制备方法,包括如下步骤:
①采用种子乳液法制备出平均粒径为200nm的单分散聚苯乙烯(PS);
②以PS为模板,在有盐酸溶液的封闭条件下,滴加钛酸四丁酯(TBOT),反复进行滴加/干燥,经高温热处理,得到有序三维大孔的TiO2
③采用紫外还原的方法在TiO2大孔结构的内表面上沉积Ag颗粒,通过控制沉积条件,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
④ 将无序TiO2、有序三维大孔TiO2、Ag/TiO2用罗丹明B进行催化性能检测。
具体步骤为:
步骤1: 种子乳液聚合方法制备PS微球
A、称取0.48g~0.52g NaHCO3,0.24~0.26g十二烷基硫酸钠(SDS)加入到80~100mL的去离子水中,量取22~24mL苯乙烯(St)及1~3mL丙烯酸(AA),加入到250mL四颈烧瓶中,搅拌5min后加入0.14~0.16g引发剂过硫酸铵(APS),机械搅拌速率为400rpm,整个反应过程在氮气保护下进行,恒温75℃,反应5~7h。制得PSA种子乳液。
B、量取上述3~5mL种子乳液及90~110mL去离子水一起加入至250mL的四口烧瓶中,通入N2,充分搅拌后加入0.5~1.5mL浓度为7~9×10-3g/mL的SDS,升温至70℃,取22~24mLSt置于恒压漏斗中,以1d/5s的速度滴加入四口烧瓶中,随后加入0.5~1.5mLAA,最后加入0.09~0.11g APS,机械搅拌速度为400rpm,恒温70℃,反应5~7h。制得单分散的PS乳液。
步骤2:以自制的PS为模板,在有盐酸溶液的封闭条件下,滴加钛酸四丁酯,反复进行滴加/干燥,经管式炉高温热处理,得到有序三维大孔的TiO2
以9~11mL钛酸四丁酯/乙醇(质量比为1:3~1:9)混合溶液为前驱液,PS胶态晶体薄膜片悬挂在前驱液上部浸泡,滴入2~4mL浓度为0.13~0.16mol/L 的稀盐酸,并进行1~3h的底部磁力搅拌。薄膜片然后被转移到一张滤纸上,多余的液体用另一张滤纸从上部吸除,室温干燥。经过六次反复“浸泡/干燥”循环,确保模板中胶球的空隙被前驱物逐步填满。然后将所得复合物在加热速率10℃/min下,于550℃空气中煅烧4~6h,以除去聚合物成份,最后形成纯TiO2的大孔结构。
步骤3:采用紫外还原的方法成功在TiO2大孔结构的内表面上沉积Ag颗粒,通过控制沉积条件,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
将有序大孔结构的TiO2悬挂浸泡在0.04~0.06mol/L的AgNO3溶液中,通过紫外辐照的方法,在毛细管的作用下使银离子吸附在大孔内壁上,经紫外光辐照使得银离子还原,银微晶在TiO2大孔内壁形成,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
步骤4采用SEM、FTIR、BET、XRD、TG/DSC等多种分析测试方法对PS微球、三维大孔有序 TiO2、Ag/TiO2的结构及性能进行表征。
A、采用XRD方法对三维大孔有序 TiO2、Ag/TiO2进行分析。
B、采用FTIR方法对PS/TiO2、TiO2进行分析。
C、采用SEM方法对PS/TiO2、Ag/TiO2进行分析。
D、采用BET方法对三维有序大孔的TiO2进行分析。
E、采用TG/DSC方法对PS/TiO2进行分析
步骤5:将无序TiO2、有序三维大孔TiO2、Ag/TiO2用罗丹明B进行催化性能对比。
称取0.025g TiO2(或者Ag/TiO2大孔材料),先配制1.0×10-5 mol/L的罗丹明B溶液并取60mL,暗处振荡1h。最终确保罗丹明B在光催化剂表面达到吸附-解吸附平衡。然后紫外光照反应溶液,每隔30 min从反应体系中吸取4mL反应液,除去液相中的催化剂后,用普通的UV-vis 分光光度计扫描液相中罗丹明B 的吸收光谱,以吸光度变化表征其浓度的相对变化。
所述步骤1A中,所述反应时间优选6h。
所述步骤1B中,所述的SDS的浓度优选8×10-3g/mL,反应时间优选6h。
所述步骤2中,所述稀盐酸浓度优选0.15mol·L-1
所述步骤2中,所述的磁力搅拌时间优选2h,煅烧时间优选5h。
所述步骤3中,所述的AgNO3溶液浓度优选0.05mol/L
本发明所取得的有益效果:
(1)本发明通过多步合成法,合成有序结构Ag/TiO2纳米复合材料,制备方法操作简单,实验条件温和。
(2)有序三维大孔结构比表面积大,使得催化剂与被催化物质的接触几率大大增加,使在反应体系中的产物与底物扩散速率加快,提高了催化性能。
(3)Ag沉积在二氧化钛粒子表面,改变了二氧化钛表面电子结构的分布,从而提高二氧化钛的光催化性能。
附图说明
图1为三维有序结构二氧化钛的XRD图谱。
图2为Ag/TiO2大孔结构的XRD图谱。
图3为PS/TiO2微球、TiO2的FTIR图。
图4为PS胶体晶体的SEM图。
图5为PS微球的TEM图。
图6为PS/TiO2复合微球的SEM图。
图7为PS/TiO2热处理条件不同的TiO2的SEM图。
图8为大孔TiO2负载Ag的SEM图。
图9为PS/TiO2以10℃ /min的速度从室温加热升温至900℃的TG-DSC曲线。
图10为大孔TiO2氮吸附解吸图。
图11(a)为 三维大孔结构TiO2催化降解罗丹明B紫外图谱;
图11(b)三维大孔结构Ag/TiO2催化降解罗丹明B紫外图谱。
图12为两种TiO2催化罗丹明B浓度随时间变化曲线。
表1为三维大孔TiO2及三维大孔Ag/TiO2催化降解罗丹明B浓度随时间变化表。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步说明,但下述实施例对本发明的保护范围并无明确限制。
实施例1
一种具有催化功能的有序结构Ag/TiO2纳米复合材料的制备方法,包括如下步骤:
称取0.5g NaHCO3,0.25g SDS加入到90mL的去离子水中,量取23mL苯乙烯(St)及2mL丙烯酸(AA),加入到250mL四颈烧瓶中,搅拌5min后加入0.15g引发剂过硫酸铵(APS),机械搅拌速率为400rpm,整个反应过程在氮气保护下进行,恒温75℃,反应6h。制得PSA种子乳液。
量取上述4mL种子乳液及100mL去离子水一起加入至250mL的四口烧瓶中,通入N2,充分搅拌后加入1mL浓度为8×10-3g/mL的十二烷基硫酸钠(SDS),升温至70℃,取23mLSt置于恒压漏斗中,以1d/5s的速度滴加入四口烧瓶中,随后加入1mLAA,最后加入0.1gAPS,机械搅拌速度为400rpm,恒温70℃,反应6h。制得单分散的PS乳液。
将10mL钛酸四丁酯(TBOT)/乙醇(1:3~1:9)混合溶液为前驱液,PS胶态晶体薄膜片悬挂在前驱液上部浸泡,滴入3mL浓度为0.15mol·L-1 的稀盐酸,并进行2h的底部磁力搅拌。薄膜片然后被转移到一张滤纸上,多余的液体用另一张滤纸从上部吸除,室温干燥。经过六次反复“浸泡/干燥”循环,确保模板中胶球的空隙被前驱物逐步填满。然后将所得复合物在加热速率10℃/min下,于550℃空气中煅烧5h,以除去聚合物成份,最后形成纯TiO2的大孔结构。
将有序大孔结构的TiO2悬挂浸泡在0.05mol/L的AgNO3溶液中,通过紫外辐照的方法,在毛细管的作用下使银离子吸附在大孔内壁上,经紫外光辐照使得银离子还原,银微晶在TiO2大孔内壁形成,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
实施例2
称取0.48g NaHCO3,0.26g SDS加入到90mL的去离子水中,量取22mL苯乙烯(St)及1mL丙烯酸(AA),加入到250mL四颈烧瓶中,搅拌5min后加入0.15g引发剂过硫酸铵(APS),机械搅拌速率为400rpm,整个反应过程在氮气保护下进行,恒温75℃,反应7h。制得PSA种子乳液。
量取上述4mL种子乳液及90mL去离子水一起加入至250mL的四口烧瓶中,通入N2,充分搅拌后加入1mL浓度为9×10-3g/mL的十二烷基硫酸钠(SDS),升温至70℃,取23mLSt置于恒压漏斗中,以1d/5s的速度滴加入四口烧瓶中,随后加入0.8mLAA,最后加入0.09gAPS,机械搅拌速度为400rpm,恒温70℃,反应5h。制得单分散的PS乳液。
将10mL钛酸四丁酯(TBOT)/乙醇(1:3~1:9)混合溶液为前驱液,PS胶态晶体薄膜片悬挂在前驱液上部浸泡,滴入3mL浓度为0.13mol·L-1 的稀盐酸,并进行2h的底部磁力搅拌。薄膜片然后被转移到一张滤纸上,多余的液体用另一张滤纸从上部吸除,室温干燥。经过六次反复“浸泡/干燥”循环,确保模板中胶球的空隙被前驱物逐步填满。然后将所得复合物在加热速率10℃/min下,于550℃空气中煅烧6h,以除去聚合物成份,最后形成纯TiO2的大孔结构。
将有序大孔结构的TiO2悬挂浸泡在0.05mol/L的AgNO3溶液中,通过紫外辐照的方法,在毛细管的作用下使银离子吸附在大孔内壁上,经紫外光辐照使得银离子还原,银微晶在TiO2大孔内壁形成,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
实施例3
称取0.52g NaHCO3,0.24g SDS加入到90mL的去离子水中,量取24mL苯乙烯(St)及1mL丙烯酸(AA),加入到250mL四颈烧瓶中,搅拌5min后加入0.15g引发剂过硫酸铵(APS),机械搅拌速率为400rpm,整个反应过程在氮气保护下进行,恒温75℃,反应5h。制得PSA种子乳液。
量取上述4mL种子乳液及90mL去离子水一起加入至250mL的四口烧瓶中,通入N2,充分搅拌后加入1mL浓度为10×10-3g/mL的十二烷基硫酸钠(SDS),升温至70℃,取23mLSt置于恒压漏斗中,以1d/5s的速度滴加入四口烧瓶中,随后加入1mLAA,最后加入0.1g APS,机械搅拌速度为400rpm,恒温70℃,反应7h。制得单分散的PS乳液。
将10mL钛酸四丁酯(TBOT)/乙醇(1:3~1:9)混合溶液为前驱液,PS胶态晶体薄膜片悬挂在前驱液上部浸泡,滴入3mL浓度为0.16mol·L-1 的稀盐酸,并进行2h的底部磁力搅拌。薄膜片然后被转移到一张滤纸上,多余的液体用另一张滤纸从上部吸除,室温干燥。经过六次反复“浸泡/干燥”循环,确保模板中胶球的空隙被前驱物逐步填满。然后将所得复合物在加热速率10℃/min下,于550℃空气中煅烧6h,以除去聚合物成份,最后形成纯TiO2的大孔结构。
将有序大孔结构的TiO2悬挂浸泡在0.05mol/L的AgNO3溶液中,通过紫外辐照的方法,在毛细管的作用下使银离子吸附在大孔内壁上,经紫外光辐照使得银离子还原,银微晶在TiO2大孔内壁形成,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
图1为三维有序结构二氧化钛的XRD图谱。
TiO2晶型通常有三种,分别是板钛矿型、锐钛矿型和金红石型,其锐钛矿型活性>金红石型>板钛矿型。因此催化性能的性能随活性影响较大,锐钛矿型的TiO2的催化性能最强。本专利中TiO2是在500 ℃煅烧后所得,由图1可知,在2θ为25.6°、38.1°、48.3°、62.6°、75°时出现了尖锐的锐钛矿型TiO2特征衍射峰,分别对应的锐钛矿相的(101)、(004)、(200)、(204)、(200)面,因此可以清楚知道制备出的是锐钛矿型的TiO2
图2为Ag/TiO2大孔结构的XRD图谱。
图2是在浓度为0.05mol/L的AgNO3中,通过紫外还原的方法制备Ag/TiO2的XRD图,从图中可以看出,2θ为53.9°,70.2°是Ti基底的特征峰;2θ为25.3°,48.1°和75.1°时是锐钛矿TiO2的特征峰;而在38.58°处出现了银的特征峰。这说明样品中含有Ag单质,紫外还原能将AgNO3溶液中的Ag+还原为Ag并且沉积在TiO2内表面。
图3为PS/TiO2微球、TiO2的FTIR图(a:PS/TiO2;b:TiO2),2920 cm-1和3028 cm-1的红外振动谱带归属于苯乙烯分子中苯环C-H键的伸缩振动;698 cm-1和756 cm-1处的红外振动谱带归属于苯环C-H键的弯曲振动]。经高温热处理后,b中698 cm-1、756 cm-1、2930 cm-1和3028 cm-1处的红外振动谱带明显减弱,说明PS微球在热处理条件下,相应有机物的吸收峰全部消失。同时在800-500cm-1间的宽峰属于无定型TiO2中Ti-O振动产生,证明PS已完全分解,产物为TiO2
图4为PS胶体晶体的SEM图。从图中可以看出,PS微球单分散性好,呈周期性排列,紧密堆积,且为规则的六边形结构。达到预想的效果,为后续TiO2大孔结构的构筑奠定了基础。
图5为PS微球的TEM图。从图中可以看出,PS微球尺寸均一,约为200nm,分散性好,球形度很高,微球表明光滑。适合后续Ag/TiO2大孔结构的构筑。
图6为PS/TiO2复合微球的SEM图,从图中可以看出,PS模板中大部分孔隙被TiO2填满,PS/TiO2微球呈六方排列。
图7为PS/TiO2热处理条件不同的TiO2的SEM图。(a1,a2) 2℃/min,500℃,6h,N2(b1,b2) 2℃/min,300℃,2h,500℃,4h,N2 从图中可以看出:500℃高温去除PS模板后TiO2基本呈现三维有序大孔结构,还有未完全燃烧的PS(图7,a1,a2),可能由于燃烧时间不完全。从图中也能得知,在N2中处理后的样明显比在空气中的有序性良好。
图8为大孔TiO2负载Ag的SEM图。由图中可知,Ag沉积在大孔TiO2的内表面,与TiO2较好的复合在一起。
图9为PS/TiO2以10℃ /min的速度从室温加热升温至900℃的TG-DSC曲线。从图中可以看出,从室温开始加热时,有微弱的失重,是由于PS胶体中吸附水和醇的挥发;在377.9℃处是失重较快,是由于PS吸热分解所致,当温度到达437℃时,曲线趋向平缓,PS热分解结束,材料质量趋于恒重。在457℃处为TiO2晶化所致,由板钛矿转变为稳定的锐钛矿,对应TG曲线无重量变化。
图10为大孔TiO2氮吸附解吸图,可看出样品表现出相似的Ⅵ型等温线,H1型迟滞环,本申请所制备的纳米材料为介孔性质的材料。这种介孔材料对光催化降解体系是有利的,因为小分子物质可以自由出入孔道,且光子也能够顺利的穿过壳层进入到空心内部,加速染料的分解及光子的吸收。
图11(a)为 三维大孔结构TiO2催化降解罗丹明B紫外图谱;图11(b)三维大孔结构Ag/TiO2催化降解罗丹明B紫外图谱。对比了TiO2和Ag/TiO2催化实验,以罗丹明B为降解物,测试了TiO2和Ag/TiO2粉末的光催化性能,根据同等时间状况下吸光度值进行比较。结果表明有序 Ag/TiO2空心微球具有更好的光催化效率。这是银纳米粒子沉积和有序空心纳米结构共同作用的结果。有序空心纳米结构不仅比表面积大,增加了催化剂与被催化降解物的相互作用,而且银粒子的沉积可以减少电子与空穴的复合,拓宽了TiO2的光响应范围,因此增强了材料的光催化效率。
表1 两种TiO2催化罗丹明B浓度随时间变化曲线表
图12为两种TiO2催化罗丹明B浓度随时间变化曲线。表1为两种TiO2催化罗丹明B浓度随时间变化曲线表,从图和表中可以看出,罗丹明B的浓度随时间的增加而减少,表明两种TiO2催化剂对罗丹明B都有一定的催化降解作用。在前90 min,两种催化剂的催化效率基本相同,但随着催化时间的延长,从图12中可以看出,在90 min之后,三维大孔 Ag/TiO2催化效率明显升高,浓度急剧下降,相比大孔TiO2,显示了优异的光催化性能。在210 min处,Ag/TiO2降解了98%的罗丹明B,其光催化活性最高。

Claims (10)

1.一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采用种子乳液法制备出平均粒径为200nm的单分散聚苯乙烯PS;
步骤2:以PS为模板,在有盐酸溶液的封闭条件下,滴加钛酸四丁酯TBOT,反复进行滴加/干燥,经高温热处理,得到有序三维大孔的TiO2
步骤3:采用紫外还原的方法在TiO2大孔结构的内表面上沉积Ag颗粒,控制沉积条件,制备出三维大孔结构的Ag/TiO2
2.根据权利要求1所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述的步骤1,包括如下具体步骤:
步骤(11)称取0.48~0.52g NaHCO3,0.24~0.26g SDS加入到80~100mL的去离子水中,量取22~24mL苯乙烯St及1~3mL丙烯酸AA,加入到四颈烧瓶中,搅拌5min后加入0.14~0.16g引发剂过硫酸铵APS,机械搅拌速率为400rpm,整个反应过程在氮气保护下进行,恒温75℃,反应5~7h,制得PSA种子乳液;
步骤(12)量取上述3~5mL PSA种子乳液及90~110mL去离子水一起加入至四口烧瓶中,通入N2,充分搅拌后加入0.5~1.5mL浓度为7~9×10-3g/mL的SDS,升温至70℃,取22~24mL St置于恒压漏斗中,以1d/5s的速度滴加入四口烧瓶中,随后加入0.5~1.5mLAA,最后加入0.09~0.11gAPS,机械搅拌速度为400rpm,恒温70℃,反应5~7h;制得单分散的PS乳液。
3.根据权利要求2所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(12)中SDS的浓度为8×10-3g/mL,反应时间为6h。
4.根据权利要求1所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述的步骤2包括如下具体步骤:
以9~11mL、质量比为1:3~1:9的钛酸四丁酯/乙醇混合溶液为前驱液,PS胶态晶体薄膜片悬挂在前驱液上部浸泡,滴入2~4mL浓度为0.13~0.16mol·L-1的稀盐酸,并进行1~3h的底部磁力搅拌;然后将薄膜片转移到一张滤纸上,多余的液体用另一张滤纸从其上部吸除,室温干燥;经过六次反复“浸泡/干燥”循环操作,确保模板中胶球的空隙被前驱物逐步填满,然后将所得复合物在加热速率10℃/min下,于550℃空气中煅烧4~6h,以除去聚合物成份,最后形成纯TiO2的大孔结构。
5.根据权利要求4所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2中稀盐酸浓度为0.15mol·L-1,磁力搅拌时间为2h,煅烧时间为5h。
6.根据权利要求1所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述的步骤3包括如下具体步骤:
将有序大孔结构的TiO2悬挂浸泡在0.04~0.06mol/L的AgNO3溶液中,通过紫外辐照的方法,在毛细管的作用下使银离子吸附在大孔内壁上,经紫外光辐照使得银离子还原,银微晶在TiO2大孔内壁形成,制得三维大孔结构的Ag/TiO2
7.根据权利要求6所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3中AgNO3溶液浓度为0.05mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:还包括步骤4:将无序TiO2、有序三维大孔TiO2、Ag/TiO2用罗丹明B进行催化性能检测。
9.根据权利要求8所述的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述的步骤4,包括如下具体步骤:
称取0.025g TiO2或Ag/TiO2大孔材料,先配制1.0×10-5mol/L的罗丹明B溶液并取60mL,暗处振荡1h;最终确保罗丹明B在光催化剂表面达到吸附-解吸附平衡;然后紫外光照反应溶液,每隔30min从反应体系中吸取4mL反应液,除去液相中的催化剂后,用UV-vis分光光度计扫描液相中罗丹明B的吸收光谱,以吸光度变化表征其浓度的相对变化。
10.权利要求1-9任一制备方法所制备的一种有序结构贵金属/TiO2纳米复合材料。
CN201910383936.XA 2019-05-09 2019-05-09 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法 Pending CN109999800A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910383936.XA CN109999800A (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910383936.XA CN109999800A (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109999800A true CN109999800A (zh) 2019-07-12

Family

ID=67176336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910383936.XA Pending CN109999800A (zh) 2019-05-09 2019-05-09 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109999800A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116037102A (zh) * 2023-01-30 2023-05-02 东南大学 三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102531051A (zh) * 2010-12-22 2012-07-04 中国科学院过程工程研究所 高度双重有序宏孔/介孔TiO2薄膜及其制备方法
CN104148042A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 武汉理工大学 一种有序分级多孔含碳二氧化钛自支撑膜光催化材料的制备方法
CN106987818A (zh) * 2017-05-03 2017-07-28 吉林师范大学 一种蜂窝状TiO2‑Ag纳米复合物及其制备方法
CN107347912A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法
CN107876038A (zh) * 2017-11-29 2018-04-06 青岛农业大学 一种Ag诱导的反蛋白石TiO2同质结光催化剂的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102531051A (zh) * 2010-12-22 2012-07-04 中国科学院过程工程研究所 高度双重有序宏孔/介孔TiO2薄膜及其制备方法
CN104148042A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 武汉理工大学 一种有序分级多孔含碳二氧化钛自支撑膜光催化材料的制备方法
CN107347912A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法
CN106987818A (zh) * 2017-05-03 2017-07-28 吉林师范大学 一种蜂窝状TiO2‑Ag纳米复合物及其制备方法
CN107876038A (zh) * 2017-11-29 2018-04-06 青岛农业大学 一种Ag诱导的反蛋白石TiO2同质结光催化剂的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WENYAN ZHANG ET AL: "Three-dimensional ordered macroporous nano-architecture and its enhancing effects on Raman detection sensitivity for Eosin Y molecules", 《MATERIALS AND DESIGN》 *
YUANYUAN ZHANG ET AL: "Ag-induced synthesis of three dimensionally ordered macroporous anatase/rutile homojunction for solar light-driven Z-scheme photocatalysis", 《SOLAR ENERGY》 *
徐梦 等: "羧基化聚(苯乙烯-丙烯酸)微球的研究", 《科技创新导报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116037102A (zh) * 2023-01-30 2023-05-02 东南大学 三维有序大孔超低温脱硝抗水催化剂及其制备与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106824246B (zh) 一种TiO2/g-C3N4复合可见光催化剂的制备方法
Zhang et al. Scalable fabrication of ZnxCd1-xS double-shell hollow nanospheres for highly efficient hydrogen production
Hou et al. In situ synthesis of α–β phase heterojunction on Bi2O3 nanowires with exceptional visible-light photocatalytic performance
Zhang et al. Self-assembly and photocatalysis of mesoporous TiO 2 nanocrystal clusters
CN104607231B (zh) 具有三维有序大孔结构的氮化碳光催化剂及其制备方法
CN104707542B (zh) 一种光催化剂/SiO2复合气凝胶材料及其制备方法
CN104801328B (zh) 一种低温制备TiO2/g‑C3N4复合光催化剂的方法
Shahmirzaee et al. In situ crystallization of ZnAl 2 O 4/ZnO nanocomposite on alumina granule for photocatalytic purification of wastewater
Wang et al. 7 Preparation of
Mahyar et al. Influence of solvent type on the characteristics and photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles prepared by the sol–gel method
CN107282077A (zh) 一种光催化固氮催化剂的制备方法及其应用
CN107952455A (zh) 一种具有宏观构架的三维片状BiOI光催化材料及其制备与应用
Ying et al. Controlled fabrication of bismuth vanadium oxide hierarchical microtubes with enhanced visible light photocatalytic activity
Arutanti et al. Tailored synthesis of macroporous Pt/WO3 photocatalyst with nanoaggregates via flame assisted spray pyrolysis
CN105289566B (zh) 氨基葡萄糖助晶化的TiO2@石墨烯复合纳米材料的合成方法
CN104689839B (zh) Ag‑AgCl/凹凸棒石纳米复合光催化剂的制备方法
Wu et al. Novel synthesis and photocatalytic performance of BiVO4 with tunable morphologies and macroscopic structures
Bastakoti et al. Synthesis of highly photocatalytic TiO2 microflowers based on solvothermal approach using N, N-dimethylformamide
Liu et al. Construction of hierarchical titanium dioxide nanomaterials by tuning the structure of polyvinylpyrrolidone–titanium butoxide complexes from 2-to 3-dimensional
Yang et al. Ionic-liquid assisted ultrasonic synthesis of BiOCl with controllable morphology and enhanced visible light and sunlight photocatalytic activity
Yu et al. BixY1− xVO4 solid solution with porous surface synthesized by molten salt method for photocatalytic water splitting
Xu et al. Novel core-shell structured mesoporous titania microspheres: Preparation, characterization and excellent photocatalytic activity in phenol abatement
CN109999800A (zh) 一种有序结构Ag/TiO2纳米复合材料及其制备方法
CN105817241B (zh) 一种磷钨酸铜@二氧化钛核壳结构纳米材料的制备方法
CN104860350A (zh) TiO2核-壳结构亚微米球的溶剂热合成方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190712