CN111298819B - 一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 - Google Patents
一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111298819B CN111298819B CN201811514189.0A CN201811514189A CN111298819B CN 111298819 B CN111298819 B CN 111298819B CN 201811514189 A CN201811514189 A CN 201811514189A CN 111298819 B CN111298819 B CN 111298819B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubidium
- titanium dioxide
- solution
- photocatalytic material
- preparation process
- 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.)
- Active
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 100
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 7
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- RTHYXYOJKHGZJT-UHFFFAOYSA-N rubidium nitrate Inorganic materials [Rb+].[O-][N+]([O-])=O RTHYXYOJKHGZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- KHAUBYTYGDOYRU-IRXASZMISA-N trospectomycin Chemical compound CN[C@H]([C@H]1O2)[C@@H](O)[C@@H](NC)[C@H](O)[C@H]1O[C@H]1[C@]2(O)C(=O)C[C@@H](CCCC)O1 KHAUBYTYGDOYRU-IRXASZMISA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Natural products CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 abstract description 10
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 description 1
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (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
本发明公开了一种铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺。该光催化材料为灰白色粉末，其中铷、N、S元素的摩尔掺杂比均为：0.01％～5.0％。其制备工艺包括：(1)将无水乙醇、乙酸和去离子水均匀混合，向其加入硝酸铷和硫脲，充分溶解，并用硝酸调节溶液pH至1.0～6.0，得到溶液A；(2)将钛酸丁酯溶于与步骤(1)中等体积的无水乙醇中，得到溶液B；(3)将溶液B缓慢滴加至快速搅拌的溶液A中，滴加结束后搅拌得到凝胶，并将其自然陈化、风干；(4)将得到的干凝胶研磨成粉状，置于马弗炉中焙烧，得到铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料。本发明通过铷和N/S共掺杂的方式对二氧化钛光催化材料进行改性，极大提升了二氧化钛对亚甲基蓝的光催化降解性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺，属于光催化材料制备技术领域。
背景技术
随着我国环保标准的提高，难降解有机废水的处理逐渐成为行业性难题，采用高级氧化法是目前公认的主要途径。当前较为常见高级氧化法包括臭氧法、Fenton氧化法和光催化氧化法，相比于前两种方法，光催化氧化以其氧化效率高、成本低廉等特点，在有机废水降解方面具有潜在的优势和应用价值。在众多光催化氧化剂中，纳米二氧化钛因其光催化效率高、制备成本低、物理化学性质比较稳定、用途广泛和无腐蚀等特点，受到广大学者的研究。然而，纯二氧化钛光催化材料存在带隙宽、光生载流子和空穴易复合等缺点，影响其工业化应用。
针对上述二氧化钛光催化材料存在的缺点，亟需对其进行改性，以期获得催化性能优异的材料。目前，二氧化钛光催化材料的改性方法主要有离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、半导体复合等方法。其中，金属离子的掺杂和非金属离子的掺杂最为有效。研究表明，金属离子如铷的掺杂可在二氧化钛带隙中产生新的能级，使二氧化钛的带隙变窄，电子易于激发。另外，金属离子还可以捕获电子，从而机制了e--h+的复合。非金属离子掺杂剂如C、N和S等，因其杂质态更靠近价带边缘，所以相比于金属离子掺杂，其更易将二氧化钛的光催化活性拓展至可见光区，从而提高光的利用效率。
尽管，金属铷、非金属N和S掺杂二氧化钛光催化性能的研究较多，但均考虑了单一因素的掺杂对光催化性能的影响，因而对二氧化钛材料的光催化性能提升相对有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料，该材料能够极大提升二氧化钛对废水中有机物的光催化降解性能。
本发明的另一目的在于提供一种所述铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，促进二氧化钛光催化材料在催化、环保等领域的应用与发展。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料，其特征在于，该光催化材料为灰白色粉末，其中铷、N、S元素的摩尔掺杂比均为：0.01％～5.0％。铷、N、S的掺杂比对二氧化钛的光催化性能影响较大，掺杂比过高或者过低都会对催化性能产生不利的影响。若铷、N、S的掺杂比低于0.01％，则二氧化钛晶格中掺杂原子较少，对二氧化钛带隙变窄的影响有限，同时对光生载流子与空穴复合的抑制作用较弱；若铷、N、S的掺杂比高于5.0％，则二氧化钛形成过程中结晶度较差或者难以结晶，导致其光催化性能降低。
一种所述铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将无水乙醇、乙酸和去离子水均匀混合，向其加入硝酸铷和硫脲，充分溶解，并用硝酸调节溶液pH至1.0～6.0，得到溶液A；
(2)将钛酸丁酯溶于与步骤(1)中等体积的无水乙醇中，得到溶液B；
(3)将溶液B缓慢滴加至快速搅拌的溶液A中，滴加结束后搅拌得到凝胶，并将其自然陈化、风干；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶研磨成粉状，置于马弗炉中焙烧，得到铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料。
优选地，所述步骤(1)中，无水乙醇和去离子水的体积比为：1∶1～8∶1，乙酸和去离子水的体积比为：1∶5～1∶1，混合时间为10～30min。
优选地，所述步骤(1)中，溶液中A硝酸铷的浓度为0.01～5.0g/L，硫脲的浓度为0.05～5.0g/L。
优选地，所述步骤(2)中，钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1∶8～1∶1。
优选地，所述步骤(3)中，溶液B的滴加速度为0.5～10.0mL/min。溶液B滴加速率为制胶的关键步骤之一，滴加速度过快将会导致钛酸丁酯水解而局部生成沉淀，严重影响光催化材料的性能。
优选地，所述步骤(3)中，溶液B滴加结束后，搅拌时间为10～60min，凝胶的自然陈化温度为25℃，陈化时间为24～90h。
优选地，所述步骤(4)中，凝胶粉末的焙烧温度为300～1000℃，焙烧时间为1～5h，马弗炉的升温速度为2～10℃/min。焙烧温度和升温速率也是本发明的关键因素之一，通过焙烧温度和升温速率可严格控制二氧化钛光催化材料中金红石相和锐钛矿相晶型的比例，从而尽可能地提升材料的光催化性能。
本发明的有益效果是：
本发明通过共掺杂的方式对二氧化钛光催化材料进行改性。一方面，铷的掺杂可降低光生载流子与空穴的复合，提高光催化活性；另一方面，N/S的掺杂可拓展光响应范围至可见光区，提高了光的利用效率。铷和N/S的掺杂共同作用于二氧化钛晶体，从而极大提升了二氧化钛对废水中有机物的光催化降解性能。本发明的制备工艺操作简单，条件易控制，成本低廉，适用于大规模工业化生产，具有潜在的应用价值。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为不同光照时间和掺杂元素下二氧化钛光催化材料对亚甲基蓝的降解率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例1
制备铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的具体操作步骤如下：
(1)溶液A配制
将70mL无水乙醇、10mL乙酸和20mL去离子水均匀混合，然后加入0.0174g硝酸铷和0.149g硫脲，并开始搅拌，待其充分溶解后，逐滴加入硝酸，调节混合溶液的pH值为2.0，制得溶液A。
(2)溶液B配制
将20mL钛酸丁酯缓慢加入70mL无水乙醇中，充分搅拌，得到溶液B。
(3)凝胶制备与干燥
将溶液B逐滴加入溶液A中，控制滴加速率为0.75mL/min。待溶液B滴加完成后，搅拌15min，得到凝胶。将该凝胶转入表面皿中，并置于通风橱陈化风干，陈化温度为25℃，陈化时间为48h。
(4)凝胶的研磨与焙烧
将干凝胶置于研钵中充分研磨，得到凝胶粉体。之后将上述凝胶粉置于马弗炉中焙烧，焙烧温度为450℃，焙烧时间2h，升温速度为5℃/min。最终得到铷和N/S共掺杂的二氧化钛光催化材料，其中铷的摩尔掺杂比为0.2％，N和S的摩尔掺杂比分别为0.03％和0.019％。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是：步骤(4)中，所述焙烧温度为550℃。其他与实施例1相同。制备得到铷和N/S共掺杂的二氧化钛光催化材料中，铷的摩尔掺杂比为0.2％，N和S的摩尔掺杂比分别为0.028％和0.017％。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是：步骤(1)中，将70mL无水乙醇、10mL乙酸和20mL去离子水均匀混合，逐滴加入硝酸，调节混合溶液的pH值为2.0，制得溶液A。其他与实施例1相同。
光催化材料的光催化性能的表征
参考国标GBT23762-2009光催化材料水溶液体系净化测试方法对实施例1和实施例2中制得的铷和N/S共掺杂二氧化钛材料的光催化效果进行评价，并与实例3中制得的纯二氧化钛进行对比。采用10mg/L亚甲基蓝溶液作为测试光催化效果的降解溶液，由300W氙灯提供光源，催化剂浓度为1g/mL。亚甲基蓝的浓度由分光光度计测定，其降解率的计算公式如下：
式中A0分别为亚甲基蓝溶液的初始吸光度；At分别为反应一定时间后亚甲基蓝溶液的吸光度值。
不同光照时间和焙烧温度条件下纯二氧化钛、铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料对亚甲基蓝的降解率如图2所示。结果表明，相比于纯二氧化钛，铷和N/S元素的共掺杂极大地提升了二氧化钛光催化材料对亚甲基蓝的光催化降解性能，当光反应时间为20min时，铷和N/S共掺杂的二氧化钛光催化材料对亚甲基蓝的降解率均达到90％以上，降解率提升了70％以上。相比于550℃焙烧条件，在450℃焙烧温度下铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料对亚甲基蓝的降解率更高。
Claims (4)
1.一种铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将无水乙醇、乙酸和去离子水均匀混合，向其加入硝酸铷和硫脲，充分溶解，并用硝酸调节溶液pH至1.0～6.0，得到溶液A，其中硝酸铷的浓度为0.01～5.0g/L，硫脲的浓度为0.05～5.0g/L；
(2)将钛酸丁酯溶于与步骤(1)中等体积的无水乙醇中，钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1∶8～1∶1，得到溶液B；
(3)将溶液B缓慢滴加至快速搅拌的溶液A中，滴加结束后搅拌得到凝胶，并将其自然陈化、风干，溶液B的滴加速度为0.5～10.0mL/min；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶研磨成粉状，置于马弗炉中焙烧，得到铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料，该光催化材料为灰白色粉末，其中铷、N、S元素的摩尔掺杂比均为：0.01％～5.0％。
2.根据权利要求1所述的铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，无水乙醇和去离子水的体积比为：1∶1～8∶1，乙酸和去离子水的体积比为：1∶5～1∶1，混合时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，滴加结束后搅拌时间为10～60min，凝胶的自然陈化温度为25℃，陈化时间为24～90h。
4.根据权利要求1所述的铷和N/S共掺杂二氧化钛光催化材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，凝胶粉末的焙烧温度为300～1000℃，焙烧时间为1～5h，马弗炉的升温速度为2～10℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811514189.0A CN111298819B (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811514189.0A CN111298819B (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111298819A CN111298819A (zh) | 2020-06-19 |
| CN111298819B true CN111298819B (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=71152372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811514189.0A Active CN111298819B (zh) | 2018-12-11 | 2018-12-11 | 一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111298819B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1600424A (zh) * | 2003-09-22 | 2005-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 具有可见光响应的光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN101721985A (zh) * | 2008-10-10 | 2010-06-09 | 北京化工大学 | 具有可见光催化活性的硫氮共掺杂二氧化钛的制备方法 |
| CN103480357A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 南通大学 | 铷离子掺杂纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
-
2018
- 2018-12-11 CN CN201811514189.0A patent/CN111298819B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1600424A (zh) * | 2003-09-22 | 2005-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 具有可见光响应的光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN101721985A (zh) * | 2008-10-10 | 2010-06-09 | 北京化工大学 | 具有可见光催化活性的硫氮共掺杂二氧化钛的制备方法 |
| CN103480357A (zh) * | 2013-08-13 | 2014-01-01 | 南通大学 | 铷离子掺杂纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王进贤 等.提高TiO2光催化活性的途径.《静电纺丝技术与无机纳米材料合成》.国防工业出版社,2012,第68页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111298819A (zh) | 2020-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102641732B (zh) | 多形貌稀土掺杂BiVO4复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN102285686B (zh) | 快速溶胶凝胶制备铁-氮共掺杂介孔纳米二氧化钛的方法 | |
| CN105148983B (zh) | 一种降解废水中染料的光催化剂及其制备方法 | |
| CN107511154B (zh) | 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN103894177B (zh) | 一种具有光催化活性的稀土掺杂钛酸钾粉末的合成方法 | |
| CN105664902A (zh) | 一种三价钛离子自掺杂二氧化钛纳米片催化剂 | |
| CN110813275B (zh) | 一种钛基纳米催化氧化催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106334554A (zh) | 一种在可见光下具有高效光催化活性的ZnO/Ag复合纳米光催化剂 | |
| CN103638923A (zh) | 一种稀土元素Nd掺杂Bi2WO6复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106430284A (zh) | 一种硫掺杂氧化锌纳米材料的制备方法 | |
| CN104645963A (zh) | 一种抑制二氧化钛相变的方法 | |
| CN113019418A (zh) | 一种高活性的g-C3N4光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN102989444B (zh) | 一种铈离子掺杂三氧化钨催化剂及其制备方法及其应用 | |
| CN108889289B (zh) | 一种纳微米硅颗粒复合的二氧化钛光催化剂制备及其应用 | |
| CN104353468A (zh) | 一种铜-银双掺杂TiO2光催化材料及其制备方法 | |
| CN111672528A (zh) | 改性氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111298819B (zh) | 一种铷和n/s共掺杂二氧化钛光催化材料及其制备工艺 | |
| CN108636438B (zh) | 一种氧氮共掺杂石墨烯光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108654663B (zh) | 一种混合硝酸盐熔盐法制备硼氮共掺杂单晶介孔TiO2催化材料的方法 | |
| CN104549274A (zh) | 一种制备复合纳米二氧化钛光催化材料的方法 | |
| CN109794289B (zh) | 一种手碟型草酸氧钛盐光催化剂及其制备方法 | |
| CN108067277B (zh) | 高掺氮量单晶TiO2介孔材料的制备方法 | |
| CN109888112A (zh) | 一种利用氧化铈制备高效稳定钙钛矿太阳能电池的方法 | |
| CN102125861B (zh) | 一种F掺杂宽光域响应TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN113117658A (zh) | 一种铷和钨共掺杂二氧化钛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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210402 Address after: 101407 No.11, Xingke East Street, Yanqi Economic and Technological Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant after: Youyan resources and Environment Technology Research Institute (Beijing) Co.,Ltd. Address before: 101407 No. 11 Xingke East Street, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant before: YOUYAN ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |