CN111068788A - TiO2纳米复合光催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TiO2纳米复合光催化剂及其制备方法与应用。本发明通过水热法成功制备了TiO2纳米带，并利用室温下老化制备TiO2纳米复合光催化剂，而且本发明公开的复合材料对邻苯二甲酸具有较好的吸附和光催化降解效果。此外，本发明能使吸附与光催化降解有效的结合，充分发挥出二者的优点，使污染物完全去除，具有广泛的发展潜力。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备领域，具体涉及TiO2纳米复合光催化剂及其制备方法及其在邻苯二甲酸盐污染物处理中的应用。
背景技术
危险有机物的环境污染已成为世界范围内的一大难题，因为它对人类健康和生态系统有很大影响。邻苯二甲酸酯主要用于聚合物工业中的增塑剂和塑料制品包装中，在生活中有很多食物在加工、加热、包装、盛装的过程中，可能会造成邻苯二甲酸酯的溶出且渗入食物中；邻苯二甲酸盐则主要用于陶瓷，玩具，纸张，医疗产品，合成纤维，化妆品和油墨，以及涂料工业。由于其广泛使用，全球每年的邻苯二甲酸盐产量超过400万吨，大量邻苯二甲酸盐通过废水中的工业排放物浸入到环境中，被认为是重要的环境污染物。因此，邻苯二甲酸盐的去除已成为目前环境治理中一大重要难点。所以，寻找一种经济，可快速治理邻苯二甲酸盐的方法成为国内外研究的热点。一般常利用吸附法来实现对有机污染物的处理，但单纯的吸附不能使邻苯二甲酸达到完全去除，光催化技术也可以实现对有机污染物的催化降解，将吸附与光催化降解相结合，则可以加快吸附与降解效率，实现对有机污染邻苯二甲酸的完全去除。
发明内容
本发明是介绍一种TiO2/ZIF-8纳米复合材料及其制备方法与应用，通过水热法制备TiO2纳米带，并利用室温下老化制备TiO2/ZIF-8复合材料，从而实现对邻苯二甲酸的吸附与光催化降解，达到对邻苯二甲酸的去除。
为了达到上述目的，本发明具体技术方案如下：
一种TiO2纳米复合光催化剂，其制备方法包括以下步骤：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（3）将步骤（2）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂。
一种邻苯二甲酸溶液的处理方法，包括以下步骤：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；将所述TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂；
（3）将步骤（2）制备的TiO2纳米复合光催化剂加入邻苯二甲酸溶液中，完成对邻苯二甲酸溶液的处理。
本发明公开了上述TiO2纳米复合光催化剂在邻苯二甲酸处理中的应用。
本发明中，第一次水热反应为170℃～190℃反应40～55小时；酸化的时间为20～26小时；第二次水热反应为95℃～110℃反应10～15小时；热退火为550℃～650℃加热1.5～2.5小时。
本发明中，偶联剂为KH550；得到羧酸化TiO2纳米带的反应在DMF存在下进行，反应的时间为8小时。
本发明中，羧酸化TiO2纳米带、锌盐、咪唑盐的质量比为100﹕170～185﹕260～265；锌盐为乙酸锌，咪唑盐为2-甲基咪唑；老化为室温老化20～26小时。
本发明中，光照下完成对邻苯二甲酸溶液的处理。
本方案的优点：
1、本发明公开制备的TiO2/ZIF-8纳米复合材料的合成方法简单、原材料价廉易得。实验中涉及的仪器较为常见、实验测试方法简捷易懂。
2、 本发明方法制备的TiO2/ZIF-8纳米复合材料能使邻苯二甲酸实现有效的吸附和光催化降解，而且所用的原材料稳定性高、无二次污染，在环境应用方面具有很大的发展潜力。
3、 本发明所得到的TiO2/ZIF-8纳米复合材料对邻苯二甲酸具有很好的吸附作用，能使污染物完全去除，能有效的使吸附法与光催化降解相结合，加快吸附与降解效率。
附图说明
图1 为TiO2纳米带的扫描电镜图（SEM）；
图2 为TiO2纳米带的透射电镜图（TEM）；
图3 为ZIF-8的扫描电镜图（SEM）；
图4 为ZIF-8的透射电镜图（TEM）；
图5 为TiO2/ZIF-8的扫描电镜图（SEM）；
图6 为TiO2/ZIF-8的透射电镜图（TEM）
图7为TiO2/ZIF-8对邻苯二甲酸水溶液的吸附效果图（50mg/L）；
图8为TiO2/ZIF-8对邻苯二甲酸水溶液的吸附效果图（100mg/L）；
图9为TiO2/ZIF-8对邻苯二甲酸水溶液的光催化降解效果图（50mg/L）；
图10为TiO2/ZIF-8对邻苯二甲酸水溶液的光催化降解效果图（100mg/L）。
具体实施方式
本发明公开的TiO2纳米复合光催化剂的制备方法如下：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（3）将步骤（2）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂。
本发明公开的邻苯二甲酸溶液的处理方法如下：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；将所述TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂；
（3）将步骤（2）制备的TiO2纳米复合光催化剂加入邻苯二甲酸溶液中，完成对邻苯二甲酸溶液的处理。
实施例一 TiO2纳米带的制备， 具体步骤如下：
将0.1g 的 TiO2 粉末（P25）与20mL的10M NaOH水溶液混合搅拌30min，然后将其转移到特氟隆衬里的不锈钢高压反应釜中，在180℃下加热48小时，然后空气冷却至室温，再用去离子水洗涤得到Na2Ti3O7粉末，然后进行过滤，将得到的湿粉末浸渍在0.1mol/L HCl水溶液中24小时，再用蒸馏水洗涤，得到H-钛酸盐（H2Ti3O7）纳米带；随后将获得的H-钛酸盐纳米带加入到25mL 特氟隆衬里的不锈钢高压反应釜中，然后用0.02M H2SO4水溶液填充至反应釜总体积的80％并在100℃下保持12小时，再通过离心从溶液中分离出产物，并用去离子水洗涤，然后在 70℃下干燥10小时，最后在600℃下退火2小时，获得TiO2纳米带。附图1和2分别为所得TiO2纳米带的扫描电镜图和透射电镜图，通过图片可以看出所制备的TiO2具有条带形貌，结构较为规则。
实施例二 TiO2的羧酸化，具体步骤如下：
将实施例一制备的TiO2纳米带加入1mL KH550 中，然后加入30毫升乙醇，置于摇晃床中8h，所得产物用乙醇和去离子水洗涤后放入0.45g对苯二甲酸溶液中，并加入30mlDMF，同样置于摇晃床中8h后取出，用乙醇和去离子水洗涤三次，由此制得羧酸化TiO2纳米带。
实施例三 TiO2纳米复合光催化剂的制备，具体步骤如下：
将精确量的乙酸锌（178 mg）和2-甲基咪唑（263 mg）分别溶解在20mL的甲醇中，然后将两种溶液进行混合后在室温下老化24小时，然后过滤收集混合物，用甲醇进行洗涤并干燥20小时，干燥后的产物即为载体材料。附图3和附图4为制备的载体材料的扫描电镜图和透射电镜图，从图中可以看出载体材料具有十二面体的规则形貌，而且分布较为均匀。
将精确量的乙酸锌（178 mg）和2-甲基咪唑（263 mg）分别溶解在20mL的甲醇中，然后将两种溶液进行混合后再加入100mg羧酸化TiO2纳米带并进一步搅拌10分钟得到混合体系，之后将混合体系在室温下老化24小时，然后过滤收集混合物，用甲醇进行洗涤并干燥20小时，干燥后的产物即为TiO2纳米复合光催化剂。附图5和附图6为TiO2纳米复合光催化剂的扫描电镜图和透射电镜图，从图中可以看出载体材料已成功的与TiO2实现了复合，而且复合材料中的载体材料大小均一且数量繁多，证明TiO2纳米复合光催化剂已成功合成，用于以下实验。
实施例四TiO2纳米复合光催化剂常温吸附邻苯二甲酸，具体步骤如下：
在吸附实验中，分别称取 100 mg TiO2纳米复合光催化剂，加入到50 mL不同初始浓度的邻苯二甲酸水溶液（50 mg/L、100mg/L），每隔一段时间取样，通过紫外-可见分光光度计，在波长 276 nm 处测定溶液中邻苯二甲酸的浓度，直到达到吸附平衡浓度不再变化。
附图7和附图8分别为TiO2纳米复合光催化剂对邻苯二甲酸水溶液（50 mg/L、100mg/L）的吸附效果图，通过图片可以看出在初始阶段TiO2纳米复合光催化剂可以进行快速吸附，随后速度减慢至达到吸附平衡，其中平衡时间分别为70分钟和110分钟。
实施例五TiO2纳米复合光催化剂常温光催化降解邻苯二甲酸水溶液，具体步骤如下：
在降解实验中，分别称取 100 mg TiO2纳米复合光催化剂，加入 50 mL不同初始浓度的 邻苯二甲酸水溶液（50 mg/L、100mg/L）于透明玻璃瓶中，保持搅拌并每隔一段时间进行取样，通过紫外-可见分光光度计，在波长 276nm 处测定溶液中邻苯二甲酸的浓度。当吸附达到平衡，浓度不再变化时，将其置于氙灯光源下，再次每隔一段时间进行取样，并用紫外-可见分光光度计测定其最终浓度。
附图9、图10分别为TiO2纳米复合光催化剂光催化降解邻苯二甲酸水溶液的效果图，从图中可以看出对于不同初始浓度邻苯二甲酸水溶液（50 mg/L、100mg/L）在150分钟和180分钟能实现完全的光降解，能完全去除邻苯二甲酸。
对比例
将不同的物质作为吸附催化剂用于50 mg/L邻苯二甲酸水溶液的处理，处理过程（参数）与实施例五一致，达到吸附平衡后进行氙灯照射，在150分钟时，结果如下表：
总结：
通过以上分析，本发明通过水热法成功制备了TiO2纳米复合光催化剂，而且本发明公开的TiO2纳米复合光催化剂对邻苯二甲酸水溶液具有良好的吸附和降解效果。此外，本发明可以将吸附与光催化降解有效的结合，充分利用二者的优点，从而使污染物完全去除，具有很大的发展潜力。
Claims (10)
1.一种TiO2纳米复合光催化剂，其特征在于，所述TiO2纳米复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（3）将步骤（2）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述TiO2纳米复合光催化剂，其特征在于，步骤（1）中，第一次水热反应为170℃～190℃反应40～55小时；酸化的时间为20～26小时；第二次水热反应为95℃～110℃反应10～15小时；热退火为550℃～650℃加热1.5～2.5小时。
3.根据权利要求1所述TiO2纳米复合光催化剂，其特征在于，步骤（2）中，偶联剂为KH550；反应在DMF存在下进行；反应的时间为8小时。
4.根据权利要求1所述TiO2纳米复合光催化剂，其特征在于，步骤（3）中，羧酸化TiO2纳米带、锌盐、咪唑盐的质量比为100﹕170～185﹕260～265；锌盐为乙酸锌，咪唑盐为2-甲基咪唑；老化为室温老化20～26小时。
5.一种邻苯二甲酸溶液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；将所述TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂；
（3）将步骤（2）制备的TiO2纳米复合光催化剂加入邻苯二甲酸溶液中，完成对邻苯二甲酸溶液的处理。
6.根据权利要求5所述邻苯二甲酸溶液的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，第一次水热反应为170℃～190℃反应40～55小时；酸化的时间为20～26小时；第二次水热反应为95℃～110℃反应10～15小时；热退火为550℃～650℃加热1.5～2.5小时；偶联剂为KH550；反应在DMF存在下进行；反应的时间为8小时。
7.根据权利要求5所述邻苯二甲酸溶液的处理方法，其特征在于，步骤（2）中，羧酸化TiO2纳米带、锌盐、咪唑盐的质量比为100﹕170～185﹕260～265；锌盐为乙酸锌，咪唑盐为2-甲基咪唑；老化为室温老化20～26小时。
8.根据权利要求5所述邻苯二甲酸溶液的处理方法，其特征在于，步骤（4）中，光照下完成对邻苯二甲酸溶液的处理。
9.权利要求1所述TiO2纳米复合光催化剂在邻苯二甲酸处理中的应用。
10.一种TiO2纳米复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将TiO2 粉末与NaOH水溶液混合后进行第一次水热反应，反应结束后水洗过滤，再将得到的滤饼加入HCl水溶液中酸化，然后水洗得到H-钛酸盐纳米带；再将H-钛酸盐纳米带与H2SO4水溶液混合后进行第二次水热反应，反应结束后，产物经过水洗、干燥、热退火，得到TiO2纳米带；
（2）将步骤（1）制备的TiO2纳米带经过偶联剂处理后加入对苯二甲酸溶液中，反应得到羧酸化TiO2纳米带；
（3）将步骤（2）制备的羧酸化TiO2纳米带与含有锌盐、咪唑盐的甲醇混合后老化，得到TiO2纳米复合光催化剂。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113499801A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-15 | 齐鲁工业大学 | 一种ZIF-8/TiO2复合材料及其制备方法和废水处理方法 |
| CN113737178A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-03 | 常州大学 | 一种钛酸盐表面原位构建金属有机框架纳米颗粒的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103801277A (zh) * | 2012-11-14 | 2014-05-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种二氧化钛纳米带光催化剂及其制备和应用 |
| CN105170097A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 安徽工程大学 | 一种TiO2/ZIF-8核壳结构纳米复合材料及其制备方法 |
| CN109201120A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-15 | 武汉工程大学 | 可见光催化产氢的中空TiO2@ZIF-8异质结催化剂及其制备方法 |
| CN109499620A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-22 | 怀化学院 | TiO2/ZIF-8复合光催化剂的制备方法 |
| CN109603809A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-12 | 泉州师范学院 | 一种钒酸铋量子点与二氧化钛纳米带复合光催化剂的制备和应用 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103801277A (zh) * | 2012-11-14 | 2014-05-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种二氧化钛纳米带光催化剂及其制备和应用 |
| CN105170097A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 安徽工程大学 | 一种TiO2/ZIF-8核壳结构纳米复合材料及其制备方法 |
| CN109201120A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-15 | 武汉工程大学 | 可见光催化产氢的中空TiO2@ZIF-8异质结催化剂及其制备方法 |
| CN109499620A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-22 | 怀化学院 | TiO2/ZIF-8复合光催化剂的制备方法 |
| CN109603809A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-04-12 | 泉州师范学院 | 一种钒酸铋量子点与二氧化钛纳米带复合光催化剂的制备和应用 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113499801A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-15 | 齐鲁工业大学 | 一种ZIF-8/TiO2复合材料及其制备方法和废水处理方法 |
| CN113499801B (zh) * | 2021-08-18 | 2023-11-03 | 齐鲁工业大学 | 一种ZIF-8/TiO2复合材料及其制备方法和废水处理方法 |
| CN113737178A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-03 | 常州大学 | 一种钛酸盐表面原位构建金属有机框架纳米颗粒的方法 |
| CN113737178B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-01-20 | 常州大学 | 一种钛酸盐表面原位构建金属有机框架纳米颗粒的方法 |
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