CN111675240A - 一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 - Google Patents
一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111675240A CN111675240A CN202010483683.6A CN202010483683A CN111675240A CN 111675240 A CN111675240 A CN 111675240A CN 202010483683 A CN202010483683 A CN 202010483683A CN 111675240 A CN111675240 A CN 111675240A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- preparation
- black titanium
- black
- mixing
- 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.)
- Granted
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 204
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 28
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 abstract description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 229910011011 Ti(OH)4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
-
- 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
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- 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
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- 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
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- 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
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用。本发明提供的黑色二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液；将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。本发明将钛酸四丁酯、乙酸和钛粉混合均匀进行水热反应，在水热反应过程中，钛粉将二氧化钛中部分钛还原，得到掺杂三价钛的二氧化钛即黑色二氧化钛。本发明提供的制备方法简单易行，且能耗低；同时利用上述制备方法制备得到的黑色二氧化钛能够在可见光下具有较好的催化性能。由实施例结果可知，按照本发明提供的制备方法制备得到的黑色二氧化钛能够在可见光下光催化降解有机污染物。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用。
背景技术
二氧化钛是一种常用的光催化材料，但是现有的二氧化钛只能在紫外光波段进行光催化，并不能在可见光下产生良好的催化效果，从而限制了二氧化钛的应用范围。为了克服这种限制，黑色二氧化钛应运而生。黑色二氧化钛中含有两种价态的钛，包括四价的钛和三价的钛，三价的钛掺杂在四价钛中降低了黑色二氧化钛的禁带宽度，扩展了进行光催化的光波段。但是现有的黑色二氧化钛的制备方法大多采用常压高温氢化法或高压氢化法，在制备过程中需要氢气，具有高危险性；此外现有技术中还有采用阳极氧化法或铝热还原法制备黑色二氧化钛的，但这些方法耗能高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黑色二氧化钛的制备方法，该制备方法简单易行，安全、能耗低。
本发明提供了一种黑色二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液；
将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。
优选的，所述钛酸四丁酯、乙酸和钛粉的质量比为(1～2):(10～15):(0.01～0.03)。
优选的，所述混合包括以下步骤：
将乙酸和钛酸四丁酯进行第一混合，得到分散液；
将所述分散液和钛粉进行第二混合，得到悬浮液。
优选的，所述第一混合为将钛酸四丁酯滴加至乙酸中；
所述滴加在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为120～180r/min。
优选的，所述滴加的速率为1～2滴/s。
优选的，所述第二混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为120～180r/min，时间为1～2h。
优选的，所述水热反应的温度为150～200℃，时间为8～16h。
优选的，升温至所述水热反应的温度的升温速率为5～10℃/min。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的黑色二氧化钛，所述黑色二氧化钛的粒径为30～50nm。
本发明还提供了上述技术方案所述的黑色二氧化钛作为光催化剂在光催化领域中的应用。
本发明提供了一种黑色二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液；将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。本发明将钛酸四丁酯、乙酸和钛粉混合均匀后进行水热反应，钛酸四丁酯作为钛源能够水解得到二氧化钛，在水热反应过程中，钛粉将二氧化钛中部分钛还原，得到掺杂三价钛的二氧化钛即黑色二氧化钛。本发明提供的制备方法简单易行，且能耗低；同时利用上述制备方法制备得到的黑色二氧化钛能够在可见光下激发催化性能。由实施例结果可知，按照本发明提供的制备方法制备得到的黑色二氧化钛能够在可见光下光催化降解罗丹明。
附图说明
图1为实施例1制备得到的黑色二氧化钛的透射电镜图；
图2为实施例1制备得到的黑色二氧化钛和二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)的XRD谱图；
图3为实施例1制备得到的黑色二氧化钛和市售普通的二氧化钛的光谱吸收图；
图4为实施例2制备得到的黑色二氧化钛和二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)的XRD谱图；
图5为以实施例1制备得到的黑色二氧化钛和市售普通的二氧化钛为光催化剂对罗丹明进行可见光光催化降解的效果图；
图6为以实施例2制备得到的黑色二氧化钛和市售普通的二氧化钛为光催化剂对罗丹明进行可见光光催化降解的效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种黑色二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液；
将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液。在本发明中，所述乙酸优选为分析纯，所述乙酸中含有少量的水，所述乙酸的质量浓度优选为99.5％；所述钛酸四丁酯、乙酸和钛粉的质量比优选为(1～2):(10～15):(0.01～0.03)，更优选为1:10:0.015；所述钛粉的粒径优选为微米级以下，更优选为60～80nm。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将乙酸和钛酸四丁酯进行第一混合，得到分散液；
将所述分散液和钛粉进行第二混合。
本发明将乙酸和钛酸四丁酯进行第一混合，得到分散液。在本发明中，所述第一混合优选为将钛酸四丁酯滴加至乙酸中；所述滴加优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为120～180r/min，更优选为150～160r/min；所述滴加的速度优选为1～2滴/s，更优选为1滴/s。在本发明中，所述搅拌的方式优选为磁力搅拌。
在本发明中，所述乙酸能够减缓钛酸四丁酯的水解反应速率，从而得到二氧化钛。同时本发明优选在搅拌的条件下向乙酸中滴加钛酸四丁酯，能够更进一步的使钛酸四丁酯与乙酸充分接触，混合均匀，有效抑制钛酸四丁酯发生团聚，从而更有利于获得微米级二氧化钛。
在本发明中，钛酸四丁酯水解生成二氧化钛的反应方程式如下：
Ti(O-Bu)4+4H2O→Ti(OH)4+4C4H9OH (1)；
Ti(OH)4→TiO2+2H2O (2)。
得到分散液后，本发明将所述分散液和钛粉进行第二混合，得到悬浮液。在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为120～180r/min，更优选为150～160r/min，时间优选为1～2h，更优选为1.3～1.5h。在本发明中，所述搅拌的方式优选为磁力搅拌。
得到悬浮液后，本发明将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。在本发明中，所述水热反应的温度优选为150～200℃，更优选为160～180℃，时间优选为8～16h，更优选为10～12h；升温至所述水热反应的温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为6～8℃/min。在本发明中，所述水热反应优选在反应釜中进行。
本发明利用水热反应，通过限定钛酸四丁酯和钛粉的质量比使钛粉将二氧化钛中部分钛还原为三价钛，得到掺杂三价钛的二氧化钛即黑色二氧化钛。具体方程式如下：
TiO2+Ti→Ti3+-TiO2 (3)
所述水热反应结束后，本发明还优选包括对所述水热反应得到的产物体系进行后处理，所述后处理优选包括依次进行的降温、离心、清洗和烘干。本发明对所述降温的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式将所述产物体系降至室温即可。在本发明的具体实施例中，所述降温为自然降温。在本发明中，所述离心的转速优选为6000～9000r/min，更优选为7000～8000r/min，时间优选为5～15min，更优选为8～12min。离心后去除上清液，对离心后沉淀物进行清洗，所述清洗的次数优选为3～5次；所述清洗优选包括以下步骤：将离心后沉淀物和去离子水混合后进行过滤，得到滤渣；将所述滤渣和乙醇混合后进行过滤；循环上述过滤操作。本发明对所述混合用去离子水和乙醇的用量无特殊限定，只要能够将沉淀物浸没即可。在本发明中，所述过滤用滤膜优选包括孔径为0.25μm的有机相滤膜，所述有机相滤膜优选包括尼龙膜；本发明中的清洗能够去除产物中的乙酸和钛酸四丁酯。在本发明中，所述烘干的温度优选为60～80℃，更优选为65～70℃，时间优选为8～12h，更优选为9～11h。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的黑色二氧化钛；所述黑色二氧化钛的粒径优选为30～50nm。本发明提供的黑色二氧化钛降低了禁带宽度，能够在可见光的条件下具有较好的催化性能。
本发明还提供了上述技术方案所述的黑色二氧化钛作为光催化剂在光催化领域中的应用。在本发明中，所述光催化剂领域优选为光催化降解罗丹明、苯或甲苯；在所述光催化降解过程中，所述黑色二氧化钛的质量与有机物污染液体的体积之比优选为0.0005～0.0008g:1mL，所有机物污染液体中有机污染物的浓度优选为0～100mg/L；在本发明中，所述光催化降解优选在波长为200～800nm的光波照射的条件下进行；
本发明对所述光催化降解的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明的实施例中，优选以催化降解罗丹明为例来验证所述应用的可行性。所述催化降解罗丹明的过程具体为将0.05g黑色二氧化钛与100mL质量浓度为50mg/L的罗丹明溶液在无光的环境中混合，在无光的环境中以180r/min的转速磁力搅拌0.5h，得到待降解分散液；将待降解分散液置于可见光光源下进行光催化降解。由实施例结果可知，本发明提供的黑色二氧化钛在可见光下对罗丹明具有良好的催化降解性能。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在搅拌(150r/min)的条件下，将5mL钛酸四丁酯滴加(1滴/s)至10mL分析纯的乙酸中，得到分散液；
在搅拌(150r/min)的条件下，将0.075g钛粉(粒径为60nm)与所述分散液进行混合1h，得到悬浮液；
将所述悬浮液以5℃/min的升温速率升温至180℃进行水热反应12h后，自然降至室温，离心(6000r/min)，去除上清液，清洗(将离心沉淀物与去离子水混合后过滤，将滤渣和乙醇混合后过滤，其中滤膜为0.25μm孔径的尼龙膜，按照上述过滤过程，采用去离子水清洗2次，采用乙醇清洗3次)，烘干(60℃，8h)，得到黑色二氧化钛。
通过透射电子显微镜(TEM)检测实施例1制备得到的黑色二氧化钛的粒径，得到图1，由图1可知黑色二氧化钛的粒径为30～50nm。
将实施例1制备得到的黑色二氧化钛和二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)进行XRD检测，得到XRD谱图如图2所示，其中a表示的是实施例1制备得到的黑色二氧化钛的XRD谱图，c表示的是二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)的XRD谱图。由图2可知，本发明实施例1制备得到的黑色二氧化钛的物相为锐钛矿二氧化钛。
将实施例1制备得到的黑色二氧化钛和市售普通的二氧化钛在波长为200～800nm的范围内进行光谱吸收检测得到结果如图3所示。由图3可知，市售普通二氧化钛的吸收波段仅为紫外波段，而本申请实施例1制备得到的黑色二氧化钛在200～800nm的波段均有吸收。
实施例2
按照实施例1的制备方法制备黑色二氧化钛，不同之处在于，钛粉的用量为0.15g。
将实施例2制备得到的黑色二氧化钛和二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)进行XRD检测，得到XRD谱图如图4所示，其中b表示的是实施例2制备得到的黑色二氧化钛的XRD谱图，c表示的是二氧化钛标准物质(物相为锐钛矿)的XRD谱图。由图4可知，本发明实施例2制备得到的黑色二氧化钛的物相为锐钛矿二氧化钛。
测试例1
按照如下步骤检测二氧化钛的光催化性能：
将0.05g实施例1～2制备得到的黑色二氧化钛和普通市售的二氧化钛分别与100mL质量浓度为50mg/L的罗丹明溶液在无光的环境中混合，在无光的环境中以180r/min的转速磁力搅拌0.5h，得到待降解分散液。将待降解分散液置于可见光光源下进行光催化降解。每间隔30min利用紫外分光光度计检测待降解分散液中罗丹明的相对浓度，其结果列于表1中：
表1采用实施例1～2制备得到的黑色二氧化钛和市售普通二氧化钛进行可见光光催化降解过程中不同时间点罗丹明的相对浓度
根据实施例1制备得到的黑色二氧化钛和市售普通二氧化钛的数据得到图5，根据实施例2制备得到的黑色二氧化钛和市售普通二氧化钛的数据得到图6；由图5和图6可知，本发明提供的黑色二氧化钛相比于市售普通二氧化钛，其在可见光波段下具有较强的光催化效果，光催化性能远远高于普通二氧化钛光催化材料。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种黑色二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
将乙酸、钛酸四丁酯和钛粉混合，得到悬浮液；
将所述悬浮液进行水热反应，得到黑色二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸四丁酯、乙酸和钛粉的质量比为(1～2):(10～15):(0.01～0.03)。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合包括以下步骤：
将乙酸和钛酸四丁酯进行第一混合，得到分散液；
将所述分散液和钛粉进行第二混合，得到悬浮液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合为将钛酸四丁酯滴加至乙酸中；
所述滴加在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为120～180r/min。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述滴加的速率为1～2滴/s。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为120～180r/min，时间为1～2h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150～200℃，时间为8～16h。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，升温至所述水热反应的温度的升温速率为5～10℃/min。
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的黑色二氧化钛，其特征在于，所述黑色二氧化钛的粒径为30～50nm。
10.权利要求9所述黑色二氧化钛作为光催化剂在光催化领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010483683.6A CN111675240B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010483683.6A CN111675240B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111675240A true CN111675240A (zh) | 2020-09-18 |
| CN111675240B CN111675240B (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=72434608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010483683.6A Active CN111675240B (zh) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | 一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111675240B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112591792A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-02 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种用于光催化的有色二氧化钛的简易制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011109806A1 (de) * | 2010-08-18 | 2012-03-29 | Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) | Sonochemische Synthese von Titan enthaltenden Oxiden |
| CN104058453A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-24 | 浙江大学 | 一种尺寸可控的球形锐钛矿型TiO2介晶及其制备方法 |
| CN105347392A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 攀枝花学院 | 可控纳米晶态TiO2颗粒及其制备方法和用途 |
| CN107010660A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-04 | 南京邮电大学 | 一种锐钛矿TiO2相连纳米结构的制备方法 |
-
2020
- 2020-06-01 CN CN202010483683.6A patent/CN111675240B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011109806A1 (de) * | 2010-08-18 | 2012-03-29 | Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) | Sonochemische Synthese von Titan enthaltenden Oxiden |
| CN104058453A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-24 | 浙江大学 | 一种尺寸可控的球形锐钛矿型TiO2介晶及其制备方法 |
| CN105347392A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-24 | 攀枝花学院 | 可控纳米晶态TiO2颗粒及其制备方法和用途 |
| CN107010660A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-04 | 南京邮电大学 | 一种锐钛矿TiO2相连纳米结构的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JINGHUA CAI ET ALL.: "Ti powder-assisted synthesis of Ti3+ self-doped TiO2 nanosheets with enhanced visible-light photoactivity", 《RSC ADVANCES》 * |
| ZHAOKE ZHENG ET AL.: "Metallic zinc-assisted synthesis of Ti3+ self-doped TiO2 with tunable phase composition and visible-light photocatalytic activity", 《CHEMICAL COMMUNICATIONS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112591792A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-02 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种用于光催化的有色二氧化钛的简易制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111675240B (zh) | 2021-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bajorowicz et al. | Preparation of CdS and Bi 2 S 3 quantum dots co-decorated perovskite-type KNbO 3 ternary heterostructure with improved visible light photocatalytic activity and stability for phenol degradation | |
| Zhang et al. | Immobilization laccase on heterophase TiO2 microsphere as a photo-enzyme integrated catalyst for emerging contaminants degradation under visible light | |
| CN109806776A (zh) | 掺铁氧化石墨烯二氧化钛纳米复合材料改性微滤膜的方法 | |
| CN102600822A (zh) | 碳掺杂的二氧化硅-二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN110694627A (zh) | 一种三氧化二铁纳米环光催化剂及其制备方法 | |
| CN108502922B (zh) | 一种锐钛矿二氧化钛微球及其制备方法 | |
| CN105536765B (zh) | 一种贝壳基掺硼二氧化钛复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN111675240B (zh) | 一种黑色二氧化钛及其制备方法和应用 | |
| CN103894183A (zh) | 一种储能型WO3/ZnO复合光催化剂的制备方法 | |
| CN110586192B (zh) | 一种树状介孔模板负载二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN108325547A (zh) | 复合光催化剂贝壳基掺硼二氧化钛及其制备方法 | |
| CN108355633A (zh) | 一种可见光响应掺氮纳米二氧化钛光催化剂的制备方法 | |
| CN104386742A (zh) | 一种高结晶度、大比表面积的介孔二氧化钛及其制备方法 | |
| CN107649108B (zh) | 一种可见光光触媒及其制备方法 | |
| CN105561969A (zh) | 一种多孔TixSn1-xO2固溶体微球的制备和应用 | |
| Riazian et al. | Synthesis of ZnS nanoparticles via a sonochemical method: photocatalytic activity and optical properties | |
| CN110526289B (zh) | 一种蓝色锐钛矿相TiO2纳米晶体及其制备方法 | |
| CN113893839A (zh) | 一种用于室内空气净化的光催化材料的制备方法 | |
| CN109201026B (zh) | 一种可见光响应自掺杂光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN102921401A (zh) | 一种聚乙二醇单甲醚修饰的二氧化锡量子点光催化剂的制备方法及其应用 | |
| Muhammad | PHOTOCATALYTIC DEAGRADATION OF RHODAMINE B DYE USING Mn DOPED ZnO NANOPARTICLES | |
| TWI428183B (zh) | Preparation of Modified Titanium Dioxide with Better Degradation Efficiency | |
| CN106390987B (zh) | 一种钼掺杂的纳米二氧化钛催化剂的制备方法 | |
| CN112387264B (zh) | 一种基于等离子体处理TiO2的方法、改性TiO2光催化剂及应用 | |
| TWI638781B (zh) | Method for preparing zinc oxide/tin dioxide nano composite material |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200918 Assignee: TIANJIN QUANHECHENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: NANKAI University Contract record no.: X2024980002700 Denomination of invention: A black titanium dioxide and its preparation method and application Granted publication date: 20210601 License type: Common License Record date: 20240312 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200918 Assignee: TIANJIN ZHUJIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Corp. Assignor: NANKAI University Contract record no.: X2024980003450 Denomination of invention: A black titanium dioxide and its preparation method and application Granted publication date: 20210601 License type: Common License Record date: 20240325 |