CN1775348A - 一种可见光光催化材料 - Google Patents

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陈锋
邓志刚
李晓佩
张金龙
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Abstract

本发明涉及一种可见光光催化材料，其由纳米级二氧化钛粒子和式(1)所示的染料组成，其中所说染料与二氧化钛的质量比为(0.05～2.0)∶100。本发明所说的可见光光催化材料是由纳米级二氧化钛粒子与式(1)所示染料在溶剂中按比例混合，所得混合物经洗涤及干燥后制得。本发明设计及制备的可见光光催化材料具有光热稳定性好、比表面大、可见光利用波长广及具有很高的可见光光催化活性优点；其既可作为光催化处理有机物的环境净化材料，也可作为利用太阳能光催化制氢的新能源材料。

Description

一种可见光光催化材料
技术领域
本发明涉及一种光催化材料，特别涉及一种可见光光催化材料。
背景技术
基于二氧化钛(TiO2)纳米粒子的光催化技术无论是作为一种新的绿色能源替代，或是作为一种有效的清洁技术服务于日益受到关注的环境治理问题，都显示了强大的竞争力。由于驱动光催化反应的动力来自于清洁的光能，TiO2本身无毒而且物理化学性能相当稳定，彻底反应后不产生二次污染，基于TiO2的光催化技术在环境污染物的处理上几乎没有任何限制，被认为是一种完全绿色的新型技术。国际上，尤其是在日本，基于紫外光或太阳光中的紫外光成分的光催化材料和器材已开始在建筑外墙，家用电器，饮用水的深度净化上得到应用。但是，由于TiO2的能级宽达3.2eV，只能吸收利用仅约占到达地球表面太阳光能源4％的紫外光，使得TiO2对太阳光的有效利用受到了极大的限制。基于这一点，开发设计能有效利用较长波长的太阳能的TiO2光催化剂，提高TiO2光催化剂对太阳光的总的利用效率，对光催化机理研究或是其实际应用，均具有非常重要的现实意义。
近年来，设计开发具有可见光利用能力的TiO2修饰光催化剂一直是光催化领域的研究热点。目前已经开发出多种途径可以利用部分可见光用于驱动光催化反应：例对TiO2纳米粒子掺杂N元素可使TiO2对可见光的利用扩展到400纳米以上，掺杂钒、铬、稀土等过渡金属的效果则更为明显；另外，研究还表明一些负载在HMS，MCM41分子筛中的TiO2由于微环境的影响，也对可见光产生响应。但以上各种方法都未能很好利用可见光的较长波长区域。
一些染料化合物在整个可见光区乃至近红外区都有良好的吸收，使得对整个可见光区乃至近红外区的光子的利用成为可能，因此，基于染料敏化的光催化技术也受到了研究者的强烈关注。目前已经对染料改性的二氧化钛(膜)的光电催化性能有了较多的报道，发现光激发的染料对TiO2产生了有效的电子注入，在可见光区也能对光子进行较高效率的光电转化。但目前的研究主要集中在可降解染料本身的自敏化降解上，用于敏化的染料在反应中很快被降解，从而丧失光敏化活性，无法继续利用可见光。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型可见光光催化材料，以解决目前可见光光催化材料光谱利用率低，尤其是对可见光较长波长区域及近红外区域的利用率极差的问题。
本发明所说的可见光光催化材料由纳米级二氧化钛粒子和式(1)所示的染料组成，其中所说染料与二氧化钛的质量比为(0.05～2.0)∶100；
式(1)中M为H，Cu，Fe，Zn，Co或Al；X，Y分别选自H，COOH，SO3H，Cl，或NH2中一种。
本发明的一个优选方案为：所说染料与二氧化钛的质量比为(0.5～2.0)∶100，最佳为0.5∶100；
本发明的另一个优选方案为：M为Cu或Fe，X，Y分别选自H，COOH或SO3H中一种，最佳的染料为四羧基铜酞菁、四羧基铁酞菁、四磺酸基铜酞菁或四磺酸基铁酞菁。
制备本发明所说可见光光催化材料的方法是：将纳米级二氧化钛粒子[其可采用各种钛酸酯(如钛酸四乙酯、钛酸异丙酯或钛酸正丁酯等)利用现有溶胶凝胶-水热法制得]与式(1)所示染料在溶剂中按比例混合，所得混合物经洗涤及干燥后得目标物；
其中所说的溶剂为水、C1～C6的一元醇[如(但不限于)甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇]或非质子极性溶剂[如(但不限于)N，N-甲基甲酰胺(DMF)或二甲亚砜(DMSO)]。
具体实施方式
制备本发明所说可见光光催化材料的方法包括如下步骤：
1、纳米级TiO2粒子的制备：
在40℃下，将0.1摩尔的钛酸酯(如钛酸四乙酯、钛酸异丙酯或钛酸正丁酯等)滴加到200毫升0.6M的硝酸溶液中，恒温搅拌1小时。水解产物分为两层，上层为淡黄色有机相，下层为透明溶胶。将下层溶胶分出，得到的即是TiO2溶胶；再在100～220℃对所得的TiO2溶胶进行水热晶化处理(水热晶化处理时间为1～72小时)，经过滤及干燥即得纳米级TiO2粒子；
2、目标物的制备：
将由步骤1制得的纳米级TiO2粒子、式(1)所示的染料及水，甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，DMF或DMSO置于容器中，超声15分钟，搅拌12～72小时，过滤、洗涤及干燥后得目标物。
本发明最大的特点在于，设计及制备的可见光光催化材料具有光热稳定性好、比表面大、可见光利用波长广及具有很高的可见光光催化活性优点，其既可作为光催化处理有机物的环境净化材料，也可作为利用太阳能光催化制氢的新能源材料。
下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
在以下实施例和对比例中，以单位时间内光催化材料对模型污染物苯酚的降解百分率说明光催化材料的效果，光催化实验采用的光源为1000W卤灯，光照时使用流有冷却水的石英夹套冷却。目标溶液放置于一内径为30mm的石英管，石英管与卤灯平行放置，石英管中心和光源距离保持在15cm。最后根据光照前后溶液中苯酚浓度的变化计算得到苯酚的单位时间降解百分率。其中光照时间为1小时，苯酚浓度为100ppm，光催化材料的用量1克/升。
                            实施例1
在40℃下，将0.1摩尔的钛酸酯滴加到200毫升0.6摩尔/升的硝酸溶液中，恒温搅拌1小时。用分液漏斗将下层溶胶分出，得到TiO2溶胶；将TiO2溶胶置于水热釜中，在120℃下水热24小时对TiO2溶胶进行水热晶化处理，过滤，烘干得到二氧化钛纳米粒子。
取5克二氧化钛置于含0.025克四羧基铜酞菁的水溶液中，超声处理15分钟，搅拌12小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化材料。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            实施例2
在40℃下，将0.1摩尔的钛酸酯滴加到200毫升0.6摩尔/升的硝酸溶液中，恒温搅拌1小时。用分液漏斗将下层溶胶分出，得到TiO2溶胶；将TiO2溶胶置于水热釜中，在100℃下水热72小时对TiO2溶胶进行水热晶化处理，过滤，烘干得到二氧化钛纳米粒子。
取5克二氧化钛置于含0.0025克四羧基铁酞菁的DMF溶液中，超声处理15分钟，搅拌72小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化材料。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            实施例3
在40℃下，将0.1摩尔的钛酸酯滴加到200毫升0.6摩尔/升的硝酸溶液中，恒温搅拌1小时。用分液漏斗将下层溶胶分出，得到TiO2溶胶；将TiO2溶胶置于水热釜中，在220℃下水热1小时对TiO2溶胶进行水热晶化处理，过滤，烘干得到二氧化钛纳米粒子。
取5克二氧化钛置于含0.1克四磺酸基铜酞菁的甲醇溶液中，超声处理15分钟，搅拌12小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化材料。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            实施例4
在40℃下，将0.1摩尔的钛酸酯滴加到200毫升0.6摩尔/升的硝酸溶液中，恒温搅拌1小时。用分液漏斗将下层溶胶分出，得到TiO2溶胶；将TiO2溶胶置于水热釜中，在120℃下水热12小时对TiO2溶胶进行水热晶化处理，过滤，烘干得到二氧化钛纳米粒子。
取5克二氧化钛置于含0.025克四羧基铜酞菁的水溶液中，超声处理15分钟，搅拌24小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化材料。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            对比例1
将用溶胶-凝胶法制备得到的TiO2于450℃下煅烧2小时后，取5克置于含0.025四羧基铜酞菁的水溶液中，超声处理15分钟，搅拌12小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化剂。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            对比例2
将用溶胶-凝胶法制备得到的TiO2于450℃下煅烧2小时后，取5克二氧化钛置于含0.0025克四羧基铁酞菁的DMF溶液中，超声处理15分钟，搅拌72小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化剂。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            对比例3
将用溶胶-凝胶法制备得到的TiO2于450℃下煅烧2小时后，取5克二氧化钛置于含0.1克四磺酸基铜酞菁的甲醇溶液中，超声处理15分钟，搅拌12小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化剂。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            对比例4
将用溶胶-凝胶法制备得到的TiO2于450℃下煅烧2小时后，取5克二氧化钛置于含0.025克四羧基铜酞菁的水溶液中，超声处理15分钟，搅拌24小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化剂。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
                            对比例5
将用溶胶-凝胶法制备得到的TiO2于450℃下煅烧2小时后，取5克二氧化钛置于含0.05克四羧基四氯铜酞菁的水溶液中，超声处理15分钟，搅拌24小时，过滤，洗涤，烘干后得到可见光光催化剂。测试光催化材料的可见光光催化活性，在表1中列出测试结果。
表1各实施例和对比例对苯酚的单位时间光催化降解百分率的测试数据
序号   单位时间苯酚的降解百分率
  实施例   对比例
  1   77％   42％
  2   38％   21％
  3   41％   25％
  4   74％   32％
  5   79％   38％
由表1可知：本发明的可见光光催化材料的光催化活性明显优于对比例的可见光TiO2光催化材料(苯酚的降解百分率越高，说明光催化材料的光催化效率越高)。

Claims (5)

1、一种可见光光催化材料，其由纳米级二氧化钛粒子和式(1)所示的染料组成，其中所说染料与二氧化钛的质量比为(0.05～2.0)∶100；
式(1)中M为H，Cu，Fe，Zn，Co或Al；X，Y分别选自H，COOH，SO3H，Cl，或NH2中一种。
2、如权利要求1所述的可见光光催化材料，其特征在于，其中M为Cu或Fe；X，Y分别选自H，COOH或SO3H中一种。
3、如权利要求1或2所述的可见光光催化材料，其特征在于，其中染料与二氧化钛的质量比为(0.5～2.0)∶100。
4、如权利要求3所述的可见光光催化材料，其特征在于，其中染料与二氧化钛的质量比为0.5∶100。
5、如权利要求4所述的可见光光催化材料，其特征在于，其中所述的染料为四羧基铜酞菁、四羧基铁酞菁、四磺酸基铜酞菁或四磺酸基铁酞菁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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