CN1736584A - 直接热处理法制备具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛光触媒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛光触媒的制备方法，属于二氧化钛粉体的制备技术领域。采用直接热处理法，将纳米TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4与掺杂氮源和水按一定比例配制成混合悬浮液，TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4、氮源和水混合悬浮液体系10～30℃搅拌0.5～1小时，干燥温度为：30℃～90℃，热处理温度为300℃～650℃，保温时间为：0.5～6小时，得到锐钛矿型氮掺杂纳米二氧化钛粉体。本发明的优点在于：所制备的氮掺杂纳米二氧化钛的性能表征包括：采用X射线衍射测定物相组成和晶粒度大小。采用紫外－可见光漫反射测定光吸收。采用紫外－可见光分光光度计测定光降解甲基蓝溶液的吸收光谱。
Description
技术领域
本发明属于二氧化钛粉体的制备技术领域，特别是一种具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛光触媒的制备方法。
背景技术
自1972年Fujishima发现n型半导体TiO2电极在光照时能将水分解成氧气和氢气以来，以其为代表的光催化剂得到了广泛的关注和研究。现已发现TiO2在光催化分解有机物，还原N2和进行废水处理等领域具有巨大的应用前景。用TiO2制成的光催化剂具有净化空气、杀菌、除臭等功能。
TiO2作为光催化剂，在受到波长小于387.5nm的光线的辐照下，内部电子受到激发，与空气中的氧和水分子发生作用，产生带负电的电子和带正电的空穴。空穴会向着氧化表面水分子的方向起作用。电子会使空气或水中的氧还原，生成O2-和.OH-，产生强烈的氧化还原反应，将吸附在表面的有机物分解成水和二氧化碳，可对室内空气中的甲醛、氨气、苯等有害气体进行降解，从而实现净化空气、杀菌、除臭和防霉等功能。
纳米TiO2属非溶出型光催化剂，本身安全无毒，所以在使用纳米TiO2光催化剂时，无任何药物溶出或挥发，对环境无毒无害，对人体不产生不良影响，是安全可靠的抗菌除污的环保材料。
尽管二氧化钛具有自身不分解、可以利用阳光等自然光线中的紫外线永久地起作用等的优点。但要充分和有效地利用光催化技术，还取决于光催化反应的激发和反应效率。由于TiO2的禁带宽度较宽(Eg＝3.2ev)，只有当波长λ＜387.5nm的紫外线才能够被吸收和利用，而太阳光中这部分紫外线(300～400nm)只占到达地面上太阳光能的4～6％，因此对太阳光能的利用率很低。此外，在很多环境中比如隔着玻璃的办公室内尚无紫外线存在或者很少，无法激发TiO2的光催化特性。
目前，提高光催化活性的关键就是窄化禁带，降低激发光催化活性所需要的光能。该领域大量的研究工作都集中在这个方面。
窄化禁带是当前TiO2光催化剂研究领域的热点之一。窄化禁带的主要途径之一就是掺杂。人们在二氧化钛掺杂这一方面已经开展了大量的研究，主要集中在采用过渡金属和稀土金属对TiO2进行掺杂这两个方面。这些金属离子掺杂在窄化TiO2带隙，扩展TiO2的光响应范围等方面有了较大的进展。金属/金属氧化物或金属离子掺杂的TiO2，虽然能够显著地窄化带隙而使得吸收边红移以及实现可见光的激发，但由于金属/金属氧化物的特性，这些掺杂元素不论是作为填隙粒子，还是置换晶格原子，实际上都是在TiO2的晶粒中增设了良好的电子/空穴复合点位，大多数情况下载流子在分离、捕获、迁移和扩散到表面的过程中，几乎大部分被这些点位作用复合了，虽然TiO2有了可见光活性，但同时也显著地降低了TiO2在紫外光波段的光催化活性。且还有研究表明，阳离子掺杂的TiO2热稳定性不好，也会导致紫外光光催化活性的降低。Asahi在Science(R.Asahi，T.Morikawa，T.Ohwahi，K.Aoki，Y.Taga.Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped TitaniumOxides，Science，2001，293：269~217.)上报导了氮替代少量(0.75at％)的晶格氧可以使TiO2的带隙变窄，在不降低紫外光活性的同时，使得TiO2具有可见光活性。但Asahi提及的掺杂是采用离子注入等技术针对二氧化钛薄膜材料来进行的。磁控溅射法装置比较复杂、价格高，同时不适合纳米TiO2粉体材料的制备。
本发明就是在上述工作的基础上，采用直接热处理法，制备氮掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛粉体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛光触媒的制备方法，通过氮原子置换TiO2晶格氧而窄化禁带，从而提高所制备的锐钛矿型氮掺杂纳米TiO2粉体的光催化活性，将吸收边红移到可见光波段。
本发明采用直接热处理法，将纳米TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4与掺杂氮源和水按一定比例配制成混合悬浮液系统，搅拌一定时间后干燥，然后进行热处理，即可得到锐钛矿型氮掺杂纳米二氧化钛粉体。
所述悬浮液所采用的水为蒸馏水。所述TiO2粉体为市售锐钛矿型。所述TiO2胶体或Ti(OH)4均为市售商品。所述氮源为：乙胺、甲胺、三乙醇胺、乙酰胺、碳酸胺、苯胺、硫脲、尿素、盐酸胍、碳酸胍、磷酸胍等。掺杂氮源的水溶液的摩尔浓度为0.1M～10M，优选比例为0.5M～8M。掺杂时，每克TiO2中掺杂氮源的加入量为3ml。
合成条件为：TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4、氮源和水混合悬浮液体系10～30℃搅拌0.5～1小时，干燥温度为：30℃～90℃，热处理温度为300℃～650℃，保温时间为：0.5～6小时。
本法在上述条件下进行，最后经过研磨即可得到黄色氮掺杂纳米二氧化钛粉体。其可见光吸收边可红移到630nm。
本发明的优点在于：所制备的氮掺杂纳米二氧化钛的性能表征包括：采用X射线衍射(XRD)测定物相组成和晶粒度大小。采用紫外-可见光漫反射测定光吸收。采用紫外-可见光分光光度计测定光降解甲基蓝溶液的吸收光谱。
附图说明
图1是实施例7的XRD图谱。纵轴是衍射强度，横轴是衍射角度。
图2是实施例2～4所制得的粉体的紫外可见光吸收图。纵轴是吸收度，横轴是波长。
图3是实施例2、3和5所制得的粉体的在可见光降解10mg/L的亚甲基蓝的降解过程的紫外可见光吸收图。纵轴是吸收度，横轴是时间。
具体实施方式
实施例1
先把尿素用蒸馏水溶解，得到0.5M的水溶液，取50ml的尿素溶液，加入15g市售TiO2粉体，之后在室温下磁力搅拌30分钟。70℃水浴干燥，得到白色前驱体。在350℃热处理，保温6小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例2
先把碳酸胍用蒸馏水溶解，得到0.1M的水溶液，取50ml的碳酸胍溶液，加入15g市售TiO2粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。90℃水浴干燥，得到白色前驱体。在350℃热处理，保温5小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例3
先把三乙醇胺用蒸馏水溶解，得到6M的水溶液，取50ml的三乙醇胺溶液，加入15g市售TiO2粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。90℃水浴干燥，得到白色前驱体。在650℃热处理，保温3.5小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例4
先把硫脲用蒸馏水溶解，得到3M的水溶液，取50ml的硫脲溶液，加入15g市售TiO2粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。50℃真空干燥，得到白色前驱体。在550℃热处理，保温4.5小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例5
先把乙胺用蒸馏水溶解，得到8M的水溶液，取10ml的乙胺溶液，加入3g市售TiO2胶体，之后室温下磁力搅拌30分钟。80℃真空干燥，得到白色前驱体。在400℃热处理，保温2小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例6
先把甲胺用蒸馏水溶解，得到10M的水溶液，取50ml的甲胺溶液，加入17.4g Ti(OH)4粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。40℃水浴干燥，得到白色前驱体。在600℃热处理，保温1小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例7
先把碳酸胺用蒸馏水溶解，得到2M的水溶液，取40ml的碳酸胺溶液，加入12g市售TiO2纳米粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。30℃水浴干燥，得到白色前驱体。在450℃热处理，保温1.5小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例8
先把乙酰胺用蒸馏水溶解，得到4M的水溶液，取20ml的乙酰胺溶液，加入8g市售TiO2胶体，之后室温下磁力搅拌0.5小时。50℃真空干燥，得到白色前驱体。在500℃热处理，保温4小时。研磨后得到黄色粉体。
实施例9
先把苯胺用蒸馏水溶解，得到7M的水溶液，取50ml的苯胺溶液，加入17.4g Ti(OH)4粉体，之后室温下磁力搅拌30分钟。60℃水浴干燥，得到白色前驱体。在650℃热处理，保温2.5小时。研磨后得到黄色粉体。
Claims (5)
1、一种具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛光触媒的制备方法，其特征在于：采用直接热处理法，将纳米TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4与掺杂氮源和水按一定比例配制成混合悬浮液，搅拌一定时间后干燥，然后进行热处理，得到锐钛矿型氮掺杂纳米二氧化钛粉体。
2、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：悬浮液所采用的水为蒸馏水，所述的TiO2粉体为市售锐钛矿型，所述TiO2胶体或Ti(OH)4均为市售商品，所述氮源为：乙胺、甲胺、三乙醇胺、乙酰胺、碳酸胺、苯胺、硫脲、尿素、盐酸胍、碳酸胍、磷酸胍。
3、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：掺杂氮源的水溶液的摩尔浓度为0.1M～10M，掺杂时，每克TiO2中掺杂氮源的加入量为3ml。
4、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：掺杂氮源的水溶液的摩尔浓度为0.5M～8M。
5、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：TiO2粉体、TiO2胶体或Ti(OH)4、氮源和水混合悬浮液体系10～30℃搅拌0.5～1小时，干燥温度为：30℃～90℃，热处理温度为300℃～650℃，保温时间为：0.5～6小时。
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411732C (zh) * | 2006-09-22 | 2008-08-20 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体催化剂的制备方法 |
| CN100411731C (zh) * | 2006-09-22 | 2008-08-20 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体光催化剂的制备方法 |
| CN101805019A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-08-18 | 南京大学 | N掺杂空心TiO2微球的合成方法 |
| TWI409100B (zh) * | 2010-08-13 | 2013-09-21 | Nat Univ Chung Hsing | 氮摻雜二氧化鈦光觸媒材料及其用於降解乙烯之方法 |
| CN104128197A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 上海大学 | 电子束辐照制备氮掺杂二氧化钛光催化剂的方法 |
| CN107983384A (zh) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种氮掺杂TiO2-C材料、其制备方法及应用 |
| CN108054023A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料及其制备方法和应用 |
| CN108607597A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-02 | 青岛理工大学 | 一种可见光下光催化还原Cr(VI)的方法 |
| CN109457287A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-12 | 太原理工大学 | 一种硫氮共掺杂型黑色二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| WO2019211787A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Colorobbia Consulting S.R.L. | NITROGEN-DOPED TiO2 NANOPARTICLES AND THE USE THEREOF IN PHOTOCATALYSIS |
| CN110534699A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 李金娣 | 一种锂离子电池负极片的制备方法 |
| CN110776176A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-11 | 柏威达(南京)环境科技有限公司 | 一种印染技术产生的有色染料废水处理方法 |
| CN110944749A (zh) * | 2017-05-10 | 2020-03-31 | 卡罗比亚咨询有限责任公司 | 纳米功能化的支架及其生产方法 |
| CN112253289A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 贵州黔鳌信息技术有限公司 | 一种车载三元催化器用自发光光触媒结构及其制造方法 |
| RU2789160C2 (ru) * | 2018-05-02 | 2023-01-30 | Колороббиа Консалтинг С.Р.Л. | Легированные азотом наночастицы TiO2 и их применение в фотокатализе |
-
2005
- 2005-08-03 CN CN 200510012297 patent/CN1736584A/zh active Pending
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100411731C (zh) * | 2006-09-22 | 2008-08-20 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体光催化剂的制备方法 |
| CN100411732C (zh) * | 2006-09-22 | 2008-08-20 | 中国海洋大学 | 一种纳米粉体催化剂的制备方法 |
| CN101805019A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-08-18 | 南京大学 | N掺杂空心TiO2微球的合成方法 |
| TWI409100B (zh) * | 2010-08-13 | 2013-09-21 | Nat Univ Chung Hsing | 氮摻雜二氧化鈦光觸媒材料及其用於降解乙烯之方法 |
| CN104128197A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 上海大学 | 电子束辐照制备氮掺杂二氧化钛光催化剂的方法 |
| CN104128197B (zh) * | 2014-07-10 | 2016-08-17 | 上海大学 | 电子束辐照制备氮掺杂二氧化钛光催化剂的方法 |
| CN107983384B (zh) * | 2016-10-26 | 2019-11-26 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种氮掺杂TiO2-C材料、其制备方法及应用 |
| CN107983384A (zh) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种氮掺杂TiO2-C材料、其制备方法及应用 |
| CN110944749B (zh) * | 2017-05-10 | 2023-11-24 | 卡罗比亚咨询有限责任公司 | 纳米功能化的支架及其生产方法 |
| CN110944749A (zh) * | 2017-05-10 | 2020-03-31 | 卡罗比亚咨询有限责任公司 | 纳米功能化的支架及其生产方法 |
| CN108054023A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 桂林电子科技大学 | 一种基于酚醛树脂的掺氮多孔碳材料及其制备方法和应用 |
| WO2019211787A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Colorobbia Consulting S.R.L. | NITROGEN-DOPED TiO2 NANOPARTICLES AND THE USE THEREOF IN PHOTOCATALYSIS |
| RU2789160C2 (ru) * | 2018-05-02 | 2023-01-30 | Колороббиа Консалтинг С.Р.Л. | Легированные азотом наночастицы TiO2 и их применение в фотокатализе |
| JP7410054B2 (ja) | 2018-05-02 | 2024-01-09 | コロロッビア コンサルティング ソチエタ レスポンサビリタ リミタータ | 窒素ドープされたＴｉＯ２ナノ粒子及び光触媒におけるその使用 |
| CN112351954A (zh) * | 2018-05-02 | 2021-02-09 | 卡罗比亚咨询有限责任公司 | 氮掺杂的TiO2纳米颗粒及其在光催化中的用途 |
| US11597657B2 (en) | 2018-05-02 | 2023-03-07 | Colorobbia Consulting S.R.L. | Nitrogen-doped TiO2 nanoparticles and the use thereof in photocatalysis |
| JP2021522061A (ja) * | 2018-05-02 | 2021-08-30 | コロロッビア コンサルティング ソチエタ レスポンサビリタ リミタータ | 窒素ドープされたＴｉＯ２ナノ粒子及び光触媒におけるその使用 |
| CN108607597A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-02 | 青岛理工大学 | 一种可见光下光催化还原Cr(VI)的方法 |
| CN109457287A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-12 | 太原理工大学 | 一种硫氮共掺杂型黑色二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| CN109457287B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-01-01 | 太原理工大学 | 一种硫氮共掺杂型黑色二氧化钛纳米管阵列及其制备方法 |
| CN110534699A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-03 | 李金娣 | 一种锂离子电池负极片的制备方法 |
| CN110534699B (zh) * | 2019-08-22 | 2021-07-13 | 江苏大毛牛新材料有限公司 | 一种锂离子电池负极片的制备方法 |
| CN110776176A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-11 | 柏威达(南京)环境科技有限公司 | 一种印染技术产生的有色染料废水处理方法 |
| CN112253289A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-22 | 贵州黔鳌信息技术有限公司 | 一种车载三元催化器用自发光光触媒结构及其制造方法 |
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