CN111097400A - 一种c掺杂二氧化钛纳米带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明将公开一种C掺杂TiO2纳米带的制备方法，采用C掺杂技术来合成C掺杂改性二氧化钛纳米材料，在二氧化钛纳米材料中掺杂碳，以提高其吸附性能，使其光催化从紫外区移至可见光区。本发明制备出的C掺杂TiO2纳米带具有很好的吸附性能，且在可见光区有很好的催化性能，产物易回收，所以在光催化领域有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法，主要涉及纳米光催化领域。
背景技术
纳米TiO2是一种半导体材料，它具有稳定性强、无毒、具有催化活性高等特点，在光催化降解有机污染物方面有巨大的应用前景。相对于零位TiO2纳米颗粒，具有一维结构的TiO2纳米带有利于光生电子沿一维方向快速传递，从而表现出更快的电荷载电传输速率、更低的电子复合率和更高的光催化活性。TiO2本身的激发波长在紫外区，所以要对它进行改性，C掺杂TiO2可以将其激光波长从紫外区移到可见光区，促进TiO2的可见光催化活性。在众多可见光敏化TiO2掺杂材料中，碳掺杂TiO2具有良好的应用前景。
发明内容
针对光催化领域现有的不足，本发明目的在于提出一种C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法。使其具有良好的吸附性能、可见光区域有光吸收、产物易回收。
本发明目的通过如下方案实现：一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法，采用C掺杂技术来合成C掺杂改性二氧化钛纳米材料，在二氧化钛纳米材料中掺杂碳可以提高其吸附性能，使其光催化从紫外区移至可见光区，包括以下步骤：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒（TiO2-NPs）加入10ml浓度3-6mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；
（2）然后将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）然后把得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量分数为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下煅烧，得到C掺杂TiO2纳米带。
所述煅烧温度选择为300-900℃，时间为3h。
制备出的C掺杂TiO2纳米带具有很好的吸附性能，且在可见光区有很好的催化性能，产物易回收，所以在光催化领域有很好的应用前景。
附图说明
图1是实施例1得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图；
图2是实施例2得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图；
图3是实施例3得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图；
图4是实施例4得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带，采用C掺杂技术来合成C掺杂改性二氧化钛纳米材料，在二氧化钛纳米材料中掺杂碳可以提高其吸附性能，使其光催化从紫外区移至可见光区，按以下步骤制备：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒TiO2-NPs加入10ml 浓度5 mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；然后，
（2）将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）把步骤（2）得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量浓度为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下在300℃煅烧3h，得到C掺杂TiO2纳米带，记为C/ TiO2-NB-300。得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图见图1。
实施例2
一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带，与实施例1近似，按以下步骤制备：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒TiO2-NPs加入10ml浓度5 mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；然后，
（2）将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）把步骤（2）得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量分数为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下在500℃煅烧3h，得到C掺杂TiO2纳米带，记为C/ TiO2-NB-500，得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图见图2。
实施例3
一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带，与实施例1近似，按以下步骤制备：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒TiO2-NPs加入10ml浓度为5 mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；然后，
（2）将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）把步骤（2）得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量分数为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下在700℃煅烧3h，得到C掺杂TiO2纳米带，记为C/ TiO2-NB-700。得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图见图3。
实施例4
一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带，与实施例1近似，按以下步骤制备：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒TiO2-NPs加入10ml浓度为5 mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；然后，
（2）将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）把步骤（2）得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量分数为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下在不同温度煅烧3h，得到C掺杂TiO2纳米带，记为C/ TiO2-NB-900。得到的C掺杂TiO2纳米带的扫描电镜图见图4。
Claims (3)
1.一种光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法，其特征在于采用C掺杂技术来合成C掺杂改性二氧化钛纳米材料，在二氧化钛纳米材料中掺杂碳，以提高其吸附性能，使其光催化从紫外区移至可见光区，包括以下步骤：
（1）将0.5g锐钛矿TiO2纳米颗粒（TiO2-NPs）加入10ml浓度3-6mol/L的NaOH浓溶液中混合均匀后，加入10ml无水乙醇，磁力搅拌3h 使TiO2-NPs均匀分散在混合溶液中；
（2）然后将混合溶液转入100ml自压反应釜，180℃下反应24h，冷却，抽滤，烘干得到白色粉末，记为Untreated- TiO2-NB；
（3）然后把得到的产物，用稀盐酸在室温下搅拌3h，抽滤，80℃下干燥12h，得到白色固体产物HCl-treated- TiO2-NB；
（4）在HCl-treated- TiO2-NB中加入5ml质量分数为0.8%的蔗糖水溶液，室温搅拌12h，使蔗糖分子在纳米带均匀分布，80℃下干燥后得到淡黄色混合物；
（5）将其在N2保护下煅烧，得到C掺杂TiO2纳米带。
2.根据权利要求1所述光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法，其特征在于，所述的NaOH浓溶液的浓度为5mol/L。
3.根据权利要求1所述光催化活性C掺杂二氧化钛纳米带的制备方法，其特征在于，所述煅烧温度选择为300-900℃，时间为3小时。
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