CN110270322A - 一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110270322A CN110270322A CN201910518705.5A CN201910518705A CN110270322A CN 110270322 A CN110270322 A CN 110270322A CN 201910518705 A CN201910518705 A CN 201910518705A CN 110270322 A CN110270322 A CN 110270322A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass fabric
- bismuth
- titanium dioxide
- dioxide photocatalytic
- doped titanium
- 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
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 16
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 14
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N Nonylphenol Natural products CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 6
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical class [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 abstract 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 231100000202 sensitizing Toxicity 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- 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
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- 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
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/18—Arsenic, antimony or bismuth
-
- 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
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- 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
- 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
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/393—Metal or metal oxide crystallite size
-
- 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
- B01J35/396—Distribution of the active metal ingredient
- B01J35/399—Distribution of the active metal ingredient homogeneously throughout the support particle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/80—Type of catalytic reaction
- B01D2255/802—Photocatalytic
-
- 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
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用,该光催化材料包括玻璃纤维布和铋掺杂二氧化钛,铋掺杂二氧化钛均匀分布在玻璃纤维布的玻璃纤维丝上,其中铋掺杂二氧化钛为由Bi2O3、板钛矿型及锐钛矿型TiO2组成的小颗粒,平均直径为20‑30nm。其制备方法为:1)将水、环己烷、乳化剂加入烧杯搅拌一段时间;2)再加适量钛酸四丁酯进行搅拌;3)将步骤2)得到的反应液均匀浇灌在玻璃纤维布上,高温烘干后煅烧得到玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料。本发明的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料比表面积大,可重复回收利用,对NO、甲醛和甲苯都具有良好的催化去除效果。
Description
技术领域
本发明属于无机光催化材料技术领域,具体涉及一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛(Bi2O3/TiO2)光催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
TiO2是一种应用广泛的多功能材料,其具有独特的光学和电学性、优异的化学稳定性、抗光腐蚀性、耐酸碱腐蚀性、无毒、价廉等性质,已被应用于涂料、化妆品、半导体、传感器、介电、催化等多种领域。TiO2光催化技术在环境保护领域有广泛的应用。由于能有效利用太阳能,近年来,TiO2光催化技术在大气污染治理,如NOx和VOCs去除领域发挥了独特作用。纯TiO2光催化剂具有较宽的禁带宽度,其光响应范围局限在紫外区,而紫外光在太阳光中的占比非常少(仅占5%),剩下的可见光(45%)、红外光(50%)不能被催化剂利用,这表明二氧化钛催化剂的太阳能利用率不高。所以,扩大光催化剂的光响应范围和抑制光催化剂表面光生电子和空穴的复合都是提高光催化的效率的有效途径。围绕着这一目的,TiO2的改性研究主要围绕掺杂、半导体复合、电子改性、表面敏化等几方面来展开。但对TiO2光催化活性的提升依然有限。此外由于TiO2及改性后的TiO2光催化剂多为固体粉末,颗粒比较小,分离和回收都比较困难,不能够重复利用;并且颗粒削弱了光辐射强度,使得吸光率降低,这些缺点也严重束缚了TiO2系列光催化剂的应用。因此,寻找制备具有高催化活性且方便重复回收利用的的TiO2复合催化材料是当务之急。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足,提供一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛(Bi2O3/TiO2)光催化材料及其制备方法和应用,该光催化材料对NO、甲苯和甲醛均表现出高效的催化活性,便于回收,重复利用率高,且制备方法简单易操作。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案是:
提供一种玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料,包括玻璃纤维布和Bi2O3/TiO2,Bi2O3/TiO2原位生长在玻璃纤维布的玻璃纤维丝上,分布均匀,其中Bi2O3/TiO2为由Bi2O3、板钛矿型及锐钛矿型TiO2组成的小颗粒,平均直径为20-30nm。
按上述方案,Bi2O3/TiO2在玻璃纤维布的负载量为0.0005-0.003g/cm2。
按照上述方案,Bi2O3/TiO2中Ti和Bi的摩尔比为(95-105):1。
按照上述方案,玻璃纤维布厚度为2-6毫米。
提供一种上述玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将水、溶剂和乳化剂室温混合搅拌;
(2)将步骤(1)的混合液中加钛酸四丁酯和五水硝酸铋继续室温搅拌;
(3)将玻璃纤维布平铺,然后将步骤(2)得到的反应液均匀浇灌在玻璃纤维布上;
(4)将步骤(3)得到的浇灌后的玻璃纤维布放置于烘箱中高温烘干;
(5)然后将步骤(4)所得的样品放入马弗炉中煅烧后即得玻璃纤维布负载Bi/TiO2光催化材料。
按上述方案,步骤(1)中乳化剂为曲拉通X-100或壬基酚聚氧乙烯醚。
按上述方案,步骤(1)中水和乳化剂的摩尔比为(11-14):1。
按上述方案,步骤(1)中溶剂为环己烷。
按上述方案,步骤(2)中钛酸四丁酯和五水硝酸铋的摩尔比为(95-105):1,其中钛酸四丁酯的浓度为0.35-0.4mol/L。
按上述方案,步骤(1)中室温混合搅拌时间为1-3h。
按上述方案,步骤(2)中室温搅拌时间为1-2h。
按上述方案,步骤(4)中烘干条件为:升温至100-200℃,保温1-10min。
按上述方案,步骤(5)中煅烧条件为:升温至300-600℃,保温3-6h,然后降至室温。
一种高效催化去除一氧化氮、甲醛或甲苯的方法,具体为:在可见光下,利用上述玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料为催化剂,催化一氧化氮、甲醛或甲苯。具体可采用氙灯模拟全光谱光照条件。
本发明的有益效果:
(1)本发明提供的玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料,Bi2O3/TiO2均匀分布在玻璃纤维布的玻璃纤维丝上,其中Bi2O3/TiO2为小尺寸的颗粒,平均直径为20-30nm,有利于增加了污染物与催化剂的接触面积,提升催化性能。该光催化材料对NO、甲醛和甲苯都具有良好的催化去除效果,去除率分别高达96%、88%和93%,且循环性能好,多次使用后仍能保持高催化活性,并可根据需要随意裁剪大小,便于回收再利用,可广泛应用于大气污染治理等领域。
(2)本发明通过微乳法结合高温煅烧法制备得到玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料,该制备方法简单,无需复杂设备,便于规模化生产。该制备方法中Bi2O3/TiO2是通过在负载到玻璃纤维布的过程在玻璃纤维布的玻璃纤维丝上原位生长而得,制备得到的玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料中Bi2O3/TiO2颗粒的粒径小,比表面积大,在玻璃纤维布上分布均匀,且与玻璃纤维布结合紧密,不易脱落。
附图说明
图1为实施例3所用玻璃纤维布中玻璃纤维丝的SEM图谱及制备得到的TO-Bi-BL的SEM图谱和Mapping图谱。其中a为实施例3所用玻璃纤维布中玻璃纤维丝的SEM,放大3000倍,b、c为实施例3制备的TO-Bi-BL的SEM,分别放大10000倍和120000倍,d、e、f为实施例3的制备的TO-Bi-BL的Mapping图谱。
图2为实施例2制备的TO-Bi的XRD图。
图3为实施例2制备的TO-Bi和实施例1制备的TO的拉曼光谱对比图。
图4为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下的NO气体浓度/初始浓度-时间变化图。
图5为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下多次循环使用的NO气体浓度/初始浓度-时间变化曲线图。
图6为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下催化甲醛和甲苯24h的活性测试图。
其中TO-Bi-BL为玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料,TO-Bi为Bi2O3/TiO2催化剂,TO为微乳法合成的TiO2。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
微乳法制备TiO2(以下用TO表示)
步骤1、在100mL烧杯中加入0.8g水、2.6g曲拉通X-100、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟曲拉通X-100的摩尔比为11:1);
步骤2、在上述溶液中加5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L);
步骤3、将搅拌好的溶液至于烘箱中,10℃/min上升至200℃,保持1min;
步骤4、将上述样品取出,在马弗炉中10℃/min升温至300℃,保持3h,得到TO。
实施例2
制备Bi2O3/TiO2光催化材料(以下用TO-Bi表示)
步骤1、在100mL烧杯中加入0.8g水、2.6g曲拉通X-100、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟曲拉通X-100的摩尔比为11:1);
步骤2、在上述溶液中加0.7761g五水硝酸铋、5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L,元素钛与铋的摩尔比为99:1);
步骤3、将搅拌好的溶液至于烘箱中,10℃/min上升至200℃,保持1min;
步骤4、将上述样品取出,在马弗炉中10℃/min升温至300℃,保持3h,得到TO-Bi。
实施例3
制备玻璃纤维布负载Bi2O3/TiO2光催化材料(TO-Bi-BL表示),具体步骤如下:
步骤1、取厚度为4毫米,直径为11厘米的玻璃纤维布,用水清洗烘干;
步骤2、在100mL烧杯中加入0.8g水、2.6g曲拉通X-100、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟曲拉通X-100的摩尔比为11:1);
步骤3、在上述溶液中加0.7761g五水硝酸铋、5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L,元素钛与铋的摩尔比为99:1);
步骤4、将玻璃纤维布平铺,在其上面均匀喷洒上述前聚体;
步骤5、将喷有前聚体的玻璃纤维布至于烘箱中,10℃/min上升至100℃,保持1min;
步骤6、将烘箱中的玻璃纤维布取出,在马弗炉中10℃/min升温至300℃,保持3h,得到TO-Bi-BL。
实施例4
制备TO-Bi-BL,具体步骤如下:
步骤1、取厚度为2毫米,直径为11厘米的玻璃纤维布,用水清洗烘干;
步骤2、在100mL烧杯中加入0.8g水、2.28g壬基酚聚氧乙烯醚、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟壬基酚聚氧乙烯醚的摩尔比为12:1);
步骤3、在上述溶液中加0.7761g五水硝酸铋、5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L,元素钛与铋的摩尔比为99:1);
步骤4、将玻璃纤维布平铺,在其上面均匀喷洒上述前聚体;
步骤5、将喷有前聚体的玻璃纤维布至于烘箱中,10℃/min上升至130℃,保持4min;
步骤6、将烘箱中的玻璃纤维布取出,在马弗炉中10℃/min升温至600℃,保持4h,得到TO-Bi-BL。
实施例5
制备TO-Bi-BL,具体步骤如下:
步骤1、取厚度为3毫米,直径为11厘米的玻璃纤维布,用水清洗烘干;
步骤2、在100mL烧杯中加入0.8g水、2.21g曲拉通X-100、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟曲拉通X-100的摩尔比为13:1);
步骤3、在上述溶液中加0.7761g五水硝酸铋、5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L,元素钛与铋的摩尔比为99:1);
步骤4、将玻璃纤维布平铺,在其上面喷洒上述前聚体;
步骤5、将喷有前聚体的玻璃纤维布至于烘箱中,10℃/min上升至170℃,保持8min;
步骤6、将烘箱中的玻璃纤维布取出,在马弗炉中10℃/min升温至400℃,保持5h,得到TO-Bi-BL。
实施例6
制备TO-Bi-BL,具体步骤如下:
步骤1、取厚度为6毫米,直径为11厘米的玻璃纤维布,用水清洗烘干;
步骤2、在100mL烧杯中加入0.8g水、1.96g壬基酚聚氧乙烯醚、50mL环己烷,室温搅拌2h(水跟壬基酚聚氧乙烯醚的摩尔比为14:1);
步骤3、在上述溶液中加0.7761g五水硝酸铋、5.6g钛酸四丁酯,室温搅拌1h(钛酸四丁酯的浓度为0.38mol/L,元素钛与铋的摩尔比为99:1);
步骤4、将玻璃纤维布平铺,在其上面喷洒上述前聚体;
步骤5、将喷有前聚体的玻璃纤维布至于烘箱中,10℃/min上升至200℃,保持10min;
步骤6、将烘箱中的玻璃纤维布取出,在马弗炉中10℃/min升温至500℃,保持6h,得到TO-Bi-BL。
图1为实施例3所用玻璃纤维布中玻璃纤维丝的SEM图谱及实施例3制备得到的TO-Bi-BL的SEM图谱和Mapping图谱。其中a为实施例3所用玻璃纤维布中玻璃纤维丝的SEM,放大3000倍,可看出:玻璃纤维丝的直径为15微米;b、c为实施例3制备TO-Bi-BL的SEM,分别放大10000倍和120000倍,b中显示负载催化剂后玻璃纤维丝的直径变化不大,c中显示玻璃纤维表面的TO-Bi由直径约为25nm的颗粒组成;d、e、f为实施例3制备得到的TO-Bi-BLMapping图谱,图中显示选取的TO-Bi-BL表面Bi、C、Si、O、Ti这些元素也是均匀分布的。
图2为实施例2制备的TO-Bi光催化材料的XRD图,由图可以看出,TO-Bi在15-90°范围内出现明显的特征峰,与标准卡片相吻合,说明TO-Bi含有TiO2与Bi2O3。
图3为实施例2制备的TO-Bi光催化材料和实施例1制备的TO的拉曼光谱图对比图。由图可以看到TO在152、432、613cm-1处出现明显的特征峰,TO-Bi在98、136、241、324、470cm-1处出现明显的特征峰,说明TO-Bi主要由Bi2O3、板钛矿型及锐钛矿型TiO2组成,TO主要由锐钛矿型及金红石相TiO2组成,也说明了,Bi元素的添加改变了二氧化钛晶型的变化。
图4为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下的NO气体浓度/初始浓度-时间变化图。在体积为4.5升(30cm×15cm×10cm)的反应器中,采用实施例3制备的TO-Bi-BL(TO-Bi负载总量为0.15g)光催化NO,其中NO初始浓度为615ppm,圆形氙灯光直径为9厘米,图中可看出,制备得到的TO-Bi-BL催化活性优异,10min内就可以使NO浓度降低到初始浓度的5%以下。
图5为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下多次循环使用后的NO气体浓度/初始浓度-时间变化曲线图,可以看到5次循环使用后光催化材料仍可以保持良好的活性,说明其循环稳定性良好。
图6为实施例3制备的TO-Bi-BL在全光下催化甲醛和甲苯24h的活性测试。图中显示,甲醛的去除率为88%,甲苯的去除率为93%,说明TO-Bi-BL对甲醛和甲苯也同样具有高催化活性。
Claims (10)
1.一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料,其特征在于,包括玻璃纤维布和铋掺杂二氧化钛,所述铋掺杂二氧化钛均匀分布在所述玻璃纤维布的玻璃纤维丝上,其中所述铋掺杂二氧化钛为由Bi2O3、板钛矿型及锐钛矿型TiO2组成的小颗粒,平均直径为20-30nm。
2.根据权利要求1所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料,其特征在于,所述铋掺杂二氧化钛在所述玻璃纤维布的负载量为0.0005-0.003g/cm2。
3.根据权利要求1所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料,其特征在于,所述铋掺杂二氧化钛中Ti和Bi的摩尔比为(95-105):1。
4.根据权利要求1所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料,其特征在于,所述玻璃纤维布厚度为2-6毫米。
5.一种权利要求1-4任一项所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将水、溶剂和乳化剂室温混合搅拌;
(2)将步骤(1)的混合液中加钛酸四丁酯和五水硝酸铋继续室温搅拌;
(3)将玻璃纤维布平铺,然后将步骤(2)得到的反应液均匀浇灌在玻璃纤维布上;
(4)将步骤(3)得到的浇灌后的玻璃纤维布放置于烘箱中高温烘干;
(5)然后将步骤(4)所得的样品放入马弗炉中煅烧后即得玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料。
6.根据权利要求5所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的乳化剂为曲拉通X-100或壬基酚聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求5所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中水和乳化剂的摩尔比为(11-14):1。
8.根据权利要求5所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中溶剂为环己烷;所述步骤(2)中钛酸四丁酯和五水硝酸铋的摩尔比为(95-105):1,其中钛酸四丁酯的浓度为0.35-0.4mol/L。
9.根据权利要求5所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中室温混合搅拌时间为1-3h;所述步骤(2)中室温搅拌时间为1-2h;所述步骤(4)中烘干条件为:升温至100-200℃,保温1-10min;所述步骤(5)中煅烧条件为:升温至300-600℃,保温3-6h,然后降至室温。
10.一种高效催化去除一氧化氮、甲醛或甲苯的方法,其特征在于,具体为:在可见光下,利用权利要求1-4任一项所述的玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料为催化剂,催化一氧化氮、甲醛或甲苯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910518705.5A CN110270322A (zh) | 2019-06-15 | 2019-06-15 | 一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910518705.5A CN110270322A (zh) | 2019-06-15 | 2019-06-15 | 一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110270322A true CN110270322A (zh) | 2019-09-24 |
Family
ID=67962154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910518705.5A Pending CN110270322A (zh) | 2019-06-15 | 2019-06-15 | 一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110270322A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111185152A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 北京工业大学 | 一种多功能耦合的PAC/Bi2O3/TiO2复合材料制备方法 |
CN112616833A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-04-09 | 浙江省轻工业品质量检验研究院 | 一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法和应用 |
CN113145092A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-07-23 | 上海交通大学 | 一种二氧化钛/玻璃纤维布复合材料、制备方法及其用途 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6074981A (en) * | 1996-08-05 | 2000-06-13 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Photocatalyst and process for the preparation thereof |
CN1876228A (zh) * | 2006-05-31 | 2006-12-13 | 浙江大学 | 一种复合Ti02-Ti02纳米光催化剂及其制备方法 |
JP2008260011A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 可視光応答型光触媒とその製造方法 |
CN105268424A (zh) * | 2014-06-26 | 2016-01-27 | 北京博大环球科技有限公司 | 一种制备能够对锅炉尾气进行有效脱硫除硝的玻璃纤维布的方法 |
CN108525681A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-14 | 华中师范大学 | 一种高效降解NO的玻璃纤维布原位负载BiOCl光催化材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-06-15 CN CN201910518705.5A patent/CN110270322A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6074981A (en) * | 1996-08-05 | 2000-06-13 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Photocatalyst and process for the preparation thereof |
CN1876228A (zh) * | 2006-05-31 | 2006-12-13 | 浙江大学 | 一种复合Ti02-Ti02纳米光催化剂及其制备方法 |
JP2008260011A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 可視光応答型光触媒とその製造方法 |
CN105268424A (zh) * | 2014-06-26 | 2016-01-27 | 北京博大环球科技有限公司 | 一种制备能够对锅炉尾气进行有效脱硫除硝的玻璃纤维布的方法 |
CN108525681A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-14 | 华中师范大学 | 一种高效降解NO的玻璃纤维布原位负载BiOCl光催化材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
MARIA NATIVIDAD GOMEZ-CEREZO ET AL.: "Composite Bi2O3–TiO2 catalysts for toluene photo-degradation: Ultraviolet and visible light performances", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
梁斌: "光催化净化室内空气中甲醛的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库,工程科技I辑》 * |
陈永: "《纳米材料制备与改性》", 31 July 2008 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111185152A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 北京工业大学 | 一种多功能耦合的PAC/Bi2O3/TiO2复合材料制备方法 |
CN111185152B (zh) * | 2020-01-14 | 2023-03-10 | 北京工业大学 | 一种多功能耦合的PAC/Bi2O3/TiO2复合材料制备方法 |
CN112616833A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-04-09 | 浙江省轻工业品质量检验研究院 | 一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法和应用 |
CN113145092A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-07-23 | 上海交通大学 | 一种二氧化钛/玻璃纤维布复合材料、制备方法及其用途 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110270322A (zh) | 一种玻璃纤维布负载铋掺杂二氧化钛光催化材料及其制备方法和应用 | |
CN103736513B (zh) | 一种TiO2(B)@g-C3N4复合纳米片光催化剂的制备方法 | |
CN103736476B (zh) | 一种钛酸钙/氧化钙复合光催化剂及其制法和用途 | |
CN103736512A (zh) | 一种TiO2介孔单晶微球与g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 | |
CN110354840B (zh) | 一种制备β-Bi2O3/BiVO4复合光催化材料的方法 | |
CN101721985A (zh) | 具有可见光催化活性的硫氮共掺杂二氧化钛的制备方法 | |
CN108499611A (zh) | 一种金属有机框架负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
CN105056956B (zh) | 一种可见光响应的钛酸铁钠光催化材料及其制备方法和应用 | |
CN105217676B (zh) | 具有纳米片及纳米多孔结构的氧化钛气凝胶及其制备方法 | |
CN102671650B (zh) | 一种多孔碳-二氧化钛复合材料的制备方法 | |
CN106994349A (zh) | 一种分级结构的层状钙钛矿光催化剂钛酸铁铋的制备方法及用途 | |
CN106475125A (zh) | 石墨相氮化碳与纳米二氧化钛复合涂料添加剂及制备方法 | |
CN105126609A (zh) | 一种光催化还原二氧化碳的方法 | |
CN104028292A (zh) | N-TiO2/C和N-TiO2及其制备方法 | |
CN101791562B (zh) | 铁、氟共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂的制备方法 | |
CN104226320B (zh) | 钒硼共掺杂二氧化钛与氧化镍复合光催化剂的制备方法 | |
CN103130266A (zh) | 一种纳米薄片构筑的二氧化钛空心球的制备方法 | |
CN110745864A (zh) | 一种钙钛矿型钛酸镧材料及其制备方法和应用 | |
CN102218339B (zh) | 石墨相碳氮化合物粉体、其制备方法及应用 | |
CN105214637B (zh) | 一种钛酸硅酸铯光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN103601239A (zh) | 一种锐钛矿和板钛矿的混晶TiO2纳米线的制备方法 | |
CN102408246B (zh) | 一种氮掺杂硅铝固载TiO2多孔陶瓷的制备方法 | |
CN104307543A (zh) | 一种磷酸改性二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
CN104445995A (zh) | 具有可见光响应的自清洁Bi2Ti2O7/TiO2纳米线阵列复合体薄膜的制备方法 | |
CN102179260B (zh) | 多组分掺杂光催化材料及其制备方法 |
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 | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190924 |