CN1827225A - 一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 - Google Patents
一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1827225A CN1827225A CN200610039365.0A CN200610039365A CN1827225A CN 1827225 A CN1827225 A CN 1827225A CN 200610039365 A CN200610039365 A CN 200610039365A CN 1827225 A CN1827225 A CN 1827225A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- preparation
- film
- supporter
- electrolyte
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 29
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 13
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 12
- 229940059939 kayexalate Drugs 0.000 claims description 12
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 11
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 11
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- -1 dextran sulfate Chemical compound 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 6
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 4
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 claims description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 2
- KDXKERNSBIXSRK-RXMQYKEDSA-N D-lysine Chemical compound NCCCC[C@@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-RXMQYKEDSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002971 Heparan sulfate Polymers 0.000 claims description 2
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 2
- 229960000633 dextran sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 claims description 2
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 claims description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 239000006210 lotion Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 2
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 32
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 abstract 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 12
- IQDGSYLLQPDQDV-UHFFFAOYSA-N dimethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CNC IQDGSYLLQPDQDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene Chemical group C=CCCC=C PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229940068984 polyvinyl alcohol Drugs 0.000 description 10
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 10
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 7
- 101150096185 PAAS gene Proteins 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 6
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 5
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 5
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 2
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 241001125671 Eretmochelys imbricata Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000006298 dechlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940035637 spectrum-4 Drugs 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有可见光响应含非金属元素掺杂的TiO2薄膜的制备方法，带正电的TiO2纳米粒子与聚阴离子电解质交替沉积到聚阳离子电解质浸渍过的各种支撑体上，循环0－60次得到聚电解质/TiO2薄膜，再经N2、CO2、NH3等气氛中的烧结将气氛及聚合物中的C、N、S中的一种或几种元素掺杂到TiO2膜中。这种膜具有良好的可见光催化性能，且由于前期的自组装过程使得所掺杂的元素种类可选，且由于自组装膜厚可控，使得TiO2的量可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种TiO2薄膜的制备方法，尤其涉及一种具有可见光响应含非金属元素掺杂的TiO2薄膜的制备方法，所制备的膜可以直接应用于可见光光催化降解有机物。
背景技术
1972年日本学者Fujishima和Honda报道了在n型半导体TiO2单晶电极上水光催化制氢以来，多相光催化技术引起了科技工作者的极大兴趣。1976年JohnH.Carey将光催化氧化技术用于多氯联苯的脱氯获得成功，从此光催化降解有机物取得很大进展。90年代前光催化都使用的是占太阳光谱4％的紫外光或需要消耗大量能源的人工光源，从而引发了开发可见光响应型光催化剂的热潮。光催化技术的重点和难点之一就是光催化剂的制备。光催化剂的活性和固定化是光催化剂是否实用的决定性因素。常见的可见光催化剂为CdS、CdSe、WO3等金属化合物及部分有机材料等，在反应过程中会发生光腐蚀，需要使用牺牲剂进行抑制。围绕TiO2进行的掺杂、表面光敏化、半导体复合及表面贵金属沉积等技术使之具有可见光响应性能的研究得到普遍重视。目前对TiO2进行的掺杂如掺C、N、S实现了在可见光范围内的响应，目前有溶胶一凝胶、液相沉积、热分解、气氛焙烧、离子溅射等几种。其中气氛焙烧方法(Hongyan Liu，LianGao，J.Am.Ceram.Soc.87[8]2004 1582-1584)是一种综合来说比较好方法，但一般来说其掺杂元素较单一，且其掺杂量不易控制。
发明内容
本发明目的是提供一种新的含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法，适用于可见光光催化降解有机物，且方法简单，可控度高，响应效果良好。
本发明的技术方案为：一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法，其步骤包括：
1)制备带正电的TiO2溶胶；
2)分别将聚阳离子和聚阴离子电解质与酸液配制成离子水溶液，聚电解质浓度为0.005-0.05mol/L，溶液pH值控制在1-4；
3)将支撑体进行预处理，然后浸入到聚阳离子电解质中，使支撑体表面带上一定单位的正电荷；
4)再将带正电荷的支撑体浸入聚阴离子电解质中，取出用去离子水清洗，并用惰性气体吹干；
5)将上述支撑体浸入步骤1)制备的带正电的TiO2溶胶中，取出用去离子水清洗，再用惰性气体吹干；得到聚电解质/TiO2复合膜；
6)将复合膜在N2、CO2、NH3、CH4、H2S或SO2中的一种气体的气氛中，在200-600℃热处理2-4h。
其中所述的聚阴离子电解质为聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯磺酸盐、硫酸葡聚糖、硫酸软骨素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸、肝素或硫酸肝素中的一种或其中两种的混合物；所述的聚阳离子电解质为聚烯丙基胺盐、聚联丙烯基二甲基铵氯化物、聚乙烯醇、胶原、壳聚糖、多聚赖氨酸或聚乙烯基亚胺盐酸盐中的一种或其中两种的混合物；所述的支撑体为无机陶瓷、石英玻璃、普通玻璃、ITO玻璃或单晶硅；
其中步骤3)中支撑体在聚阳离子电解质中浸渍10-40min；步骤4)中支撑体在聚阴离子电解质中浸渍20s-2min；步骤5)中支撑体在TiO2溶胶中浸渍20s-2min。步骤3)中支撑体的预处理方法为：无机陶瓷的处理方法为在500-550℃下焙烧2～5小时，将所得的SiO2-Al2O3无机复合膜基体以丙酮、乙醇、去离子水轮流清洗；石英玻璃、普通玻璃、ITO玻璃或单晶硅的处理方法为：在80℃的铬酸洗液或浓硫酸和双氧水体积比为2∶1-3∶1的混合液中超声震荡10-60min，再在去离子水中超声震荡10-60min，晾干。步骤4)和5)可重复，优选重复1-60次。
其中TiO2溶胶的制备方法参照常见的制备方法，优选以下两种：
1)将钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂以摩尔比为1∶1-100∶4-10∶0.05-0.5混合，40-80℃下搅拌加热2～5小时，得到带正电的TiO2溶胶，40-80℃下陈化2-4小时；
2)将一定量的四氯化钛逐滴加入到强力搅拌下的一定浓度的盐酸中，使得所得液体中四氯化钛浓度为0.1-1M，得到带正电的TiO2溶胶，40-80℃下陈化2-4小时；
有益效果
本发明是一种基于自组装技术的光催化膜的制备工艺，将自组装制膜技术与烧结方法相耦合。静电自组装方法是G.Decher研究小组首先发展起来的一项自组装技术。与其他方法相比，静电自组装技术成膜驱动力来源于正负电荷间的静电力作用，他们之间以离子键互相结合，作用力较强。另外静电自组装技术可以通过控制循环交替涂膜的次数来控制膜厚，真正达到从分子水平上对膜材料和膜结构的控制。本发明先对支撑体进行表面修饰改性，使支撑体表面带上电荷，再通过静电自组装技术制备了聚电解质/TiO2薄膜，最后通过烧结的方法将聚合物中C、N、S中的一种或几种元素保留，并可以通过气体气氛的作用对掺杂结果进行巩固。本发明方法工艺简单经济，重复性好，可控程度高，掺杂效果明显。
附图说明
图1为含C、N、S掺杂的TiO2膜的可见光响应曲线。
图2为不同制备方法的光催化剂光催化降解效率的比较。
具体实施方式
实施例1
将20mL四氯化钛逐滴加入到200mL6M的盐酸中，恒温40℃搅拌得到的TiO2溶胶，在80℃下陈化4小时；
将聚二丙烯基二甲基氯化铵中加入盐酸，配制成阳离子溶液，其中聚二丙烯基二甲基氯化铵浓度为0.005mol/L，氢离子浓度为0.1mol/L；
将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中加入盐酸，配置成阴离子溶液，其中聚苯乙烯磺酸钠浓度为0.005mol/L，氢离子浓度为0.1mol/L；
将石英玻璃在80℃的20mL98％浓硫酸和10mL30％双氧水混合液中超声震荡10min，再在去离子水中超声震荡10min，晾干；
将处理过的石英玻璃支撑体浸入聚二丙烯基二甲基氯化铵溶液中10min，使支撑体表面带上正电荷；
再将支撑体浸入PSS溶液中20s，然后用去离子水清洗20s，然后用氮气吹干；
将支撑体再浸入TiO2溶胶中20s，然后用去离子水清洗20s，然后用氮气吹干；
得到PSS/TiO2膜。
将所得的膜在N2中200℃下热处理2h，即得到一种具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2膜。
实施例2
将钛酸丁酯、无水乙醇、去离子水和酸催化剂以摩尔比为1∶100∶10∶0.5混合，80℃下搅拌加热4小时，得到带正电的TiO2溶胶，80℃下陈化4小时；
将聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵中加入盐酸，配成聚阳离子水溶液，聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵的浓度都为0.01M，氢离子浓度为0.0001M；
将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯酸钠(PAAS)中加入盐酸，配成聚阴离子水溶液，聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯酸钠(PAAS)的浓度都为0.01M，氢离子浓度为0.0001M；
将陶瓷微滤膜基体干燥后，于500～550℃下焙烧2～5小时，将所得的SiO2-Al2O3无机复合膜基体以丙酮、乙醇、去离子水轮流清洗2次；
将处理过的陶瓷微滤膜基体浸入聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵的混合溶液中40min，使支撑体表面带上正电荷；
再将支撑体浸入PSS和PAAS混合溶液中2min，然后用去离子水清洗2min，然后用氮气吹干；
将支撑体再浸入TiO2溶胶中2min，然后用去离子水清洗2min，然后用氩气吹干；
重复上两个步骤60次，得到PSS/TiO2膜。
将所得的膜在CH4中600℃下热处理4h，即得到一种具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2膜。
经可见光降解实验证明此TiO2膜具有可见光降解能力。
实施例3
将20mL四氯化钛逐滴加入到200mL6M的盐酸中，恒温40℃搅拌得到的TiO2溶胶，在80℃下陈化4小时；
将聚二丙烯基二甲基氯化铵中加入盐酸，配制成阳离子溶液，其中聚二丙烯基二甲基氯化铵浓度为0.05mol/L，氢离子浓度为0.0001mol/L；
将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中加入盐酸，配置成阴离子溶液，其中聚苯乙烯磺酸钠浓度为0.05mol/L，氢离子浓度为0.0001mol/L；
将ITO玻璃在80℃的30mL98％浓硫酸和10mL30％双氧水混合液中超声震荡30min，再在去离子水中超声震荡30min，晾干；
将处理过的ITO玻璃支撑体浸入聚二丙烯基二甲基氯化铵溶液中20min，使支撑体表面带上正电荷；
再将支撑体浸入PSS溶液中1min，然后用去离子水清洗1min，然后用氮气吹干；
将支撑体再浸入TiO2溶胶中1min，然后用去离子水清洗1min，然后用氮气吹干；
重复上两个步骤60次，得到PSS/TiO2膜。
将所得的膜在真空中400℃下热处理4h，即得到一种具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2膜。
实施例4
上例具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2薄膜的可见光响应性能试验
晴天，室外阳光直射的地方，在烧杯中加入200mL5mg/L的甲基橙溶液，将所制得的膜片悬插入其中，在烧杯底部用磁力搅拌器进行搅拌，每隔20min取样分析降解物的量，得到如图1的响应曲线：
实施例5
将20mL四氯化钛逐滴加入到200mL6M的盐酸中，恒温40℃搅拌得到的TiO2溶胶，在80℃下陈化4小时；
将聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵中加入盐酸，配成聚阳离子水溶液，聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵的浓度都为0.02M，氢离子浓度为0.01M；
将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯酸钠(PAAS)中加入盐酸，配成聚阴离子水溶液，聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚丙烯酸钠(PAAS)的浓度都为0.02M，氢离子浓度为0.01M；
将普通玻璃在80℃的25mL98％浓硫酸和10mL30％双氧水混合液中超声震荡20min，再在去离子水中超声震荡20min，晾干；
将处理过的普通玻璃基体浸入聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵的混合物溶液中20min，使支撑体表面带上正电荷；
再将支撑体浸入PSS和PAAS混合溶液中1min，然后用去离子水清洗1min，然后用氦气吹干；
将支撑体再浸入TiO2溶胶中1min，然后用去离子水清洗1min，然后用氦气吹干；
重复上两个步骤20次，得到PSS/TiO2膜。
将所得的膜在真空中400℃下热处理3h，即得到一种具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2膜。
经可见光降解实验证明此TiO2膜具有可见光降解能力。
实施例6
将20mL四氯化钛逐滴加入到200mL6M的盐酸中，恒温40℃搅拌得到的TiO2溶胶，在80℃下陈化4小时；
将聚乙烯醇中加入盐酸，配制成阳离子溶液，其中聚乙烯醇浓度为0.02mol/L，氢离子浓度为0.001mol/L；
将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中加入盐酸，配置成阴离子溶液，其中聚苯乙烯磺酸钠浓度为0.02mol/L，氢离子浓度为0.001mol/L；
将单晶硅在80℃的20mL98％浓硫酸和10mL30％双氧水混合液中超声震荡30min，再在去离子水中超声震荡30min，晾干；
将处理过的单晶硅支撑体浸入聚乙烯醇溶液中30min，使支撑体表面带上正电荷；
再将支撑体浸入PSS溶液中40s，然后用去离子水清洗40s，然后用氮气吹干；
将支撑体再浸入TiO2溶胶中40s，然后用去离子水清洗40s，然后用氮气吹干；
重复上两个步骤30次，得到PSS/TiO2膜。
将所得的膜在真空中400℃下热处理4h，即得到一种具有可见光响应含C、N、S元素掺杂的TiO2膜。
Claims (7)
1.一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法，其步骤包括：
1)制备带正电的TiO2溶胶；
2)分别将聚阳离子和聚阴离子电解质与酸液配制成离子水溶液，聚电解质浓度为0.005-0.05mol/L，溶液pH值控制在1-4；
3)将支撑体进行预处理，然后浸入到聚阳离子电解质中，使支撑体表面带上一定单位的正电荷；
4)再将带正电荷的支撑体浸入聚阴离子电解质中，取出用去离子水清洗，并用惰性气体吹干；
5)将上述支撑体浸入步骤1)制备的带正电的TiO2溶胶中，取出用去离子水清洗，再用惰性气体吹干；得到聚电解质/TiO2复合膜；
6)将复合膜在N2、CO2、NH3、CH4、H2S或SO2中的一种气体的气氛中，在200-600℃热处理2-4h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的聚阴离子电解质为聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯磺酸盐、硫酸葡聚糖、硫酸软骨素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸、肝素或硫酸肝素中的一种或其中两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的聚阳离子电解质为聚烯丙基胺盐、聚联丙烯基二甲基铵氯化物、聚乙烯醇、胶原、壳聚糖、多聚赖氨酸或聚乙烯基亚胺盐酸盐中的一种或其中两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的支撑体为无机陶瓷、石英玻璃、普通玻璃、ITO玻璃或单晶硅。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是所述的支撑体预处理方法为：无机陶瓷的处理方法为在500-550℃下焙烧2～5小时，将所得的SiO2-Al2O3无机复合膜基体以丙酮、乙醇、去离子水轮流清洗；石英玻璃、普通玻璃、ITO玻璃或单晶硅的处理方法为在80℃的铬酸洗液或浓硫酸和双氧水体积比为2∶1-3∶1的混合液中超声震荡10-60min，再在去离子水中超声震荡10-60min，晾干。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是当步骤4)和步骤5)完成后；再依次重复上述步骤4)和5)，得到聚电解质/TiO2复合膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是重复步骤4)、5)1-60次。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100393650A CN100408198C (zh) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | 一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100393650A CN100408198C (zh) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | 一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1827225A true CN1827225A (zh) | 2006-09-06 |
| CN100408198C CN100408198C (zh) | 2008-08-06 |
Family
ID=36945900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100393650A Active CN100408198C (zh) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | 一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100408198C (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851343A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-06 | 湖南大学 | 一种具有光催化氧化性的复合薄膜及其制备方法 |
| CN101496994B (zh) * | 2009-01-09 | 2011-11-09 | 东华大学 | 一种分子自组装多孔蛭石空气净化材料的制备方法 |
| CN101740819B (zh) * | 2008-11-25 | 2012-07-11 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 锂离子固体电解质导电膜的制备方法 |
| CN102895999A (zh) * | 2012-08-29 | 2013-01-30 | 江苏大学 | 一种在粉煤灰表面包覆壳聚糖-磷钨酸-二氧化钛复合膜的方法及其应用 |
| CN102974230A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 天津大学 | 壳聚糖/二氧化钛超薄杂化膜及制备方法和应用 |
| CN104759261A (zh) * | 2014-01-06 | 2015-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和用途 |
| CN105013448A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安建筑科技大学 | 一种二氧化钛/壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 |
| CN105772111A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-20 | 上海三更雨环保科技有限公司 | 纳米光触媒、涂装体和涂装体的制备方法 |
| CN108339572A (zh) * | 2018-02-25 | 2018-07-31 | 赵焕 | 一种聚丙烯基光催化剂及其制备方法 |
| CN113941340A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-18 | 杭州相南环保科技有限公司 | 高掺杂量的金属、硫共掺杂的二氧化钛光催化剂的制备方法及应用 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6649561B2 (en) * | 2001-02-26 | 2003-11-18 | United Technologies Corporation | Titania-coated honeycomb catalyst matrix for UV-photocatalytic oxidation of organic pollutants, and process for making |
| CN1511630A (zh) * | 2002-12-30 | 2004-07-14 | 北京华本光催化技术有限公司 | 多孔陶瓷负载的高活性纳米二氧化钛的制备方法 |
-
2006
- 2006-04-07 CN CNB2006100393650A patent/CN100408198C/zh active Active
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101740819B (zh) * | 2008-11-25 | 2012-07-11 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 锂离子固体电解质导电膜的制备方法 |
| CN101496994B (zh) * | 2009-01-09 | 2011-11-09 | 东华大学 | 一种分子自组装多孔蛭石空气净化材料的制备方法 |
| CN101851343A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-06 | 湖南大学 | 一种具有光催化氧化性的复合薄膜及其制备方法 |
| CN101851343B (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-16 | 湖南大学 | 一种具有光催化氧化性的复合薄膜及其制备方法 |
| CN102895999A (zh) * | 2012-08-29 | 2013-01-30 | 江苏大学 | 一种在粉煤灰表面包覆壳聚糖-磷钨酸-二氧化钛复合膜的方法及其应用 |
| CN102895999B (zh) * | 2012-08-29 | 2014-10-29 | 江苏大学 | 一种在粉煤灰表面包覆壳聚糖-磷钨酸-二氧化钛复合膜的方法及其应用 |
| CN102974230B (zh) * | 2012-12-04 | 2014-10-29 | 天津大学 | 壳聚糖/二氧化钛超薄杂化膜及制备方法和应用 |
| CN102974230A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-20 | 天津大学 | 壳聚糖/二氧化钛超薄杂化膜及制备方法和应用 |
| CN104759261A (zh) * | 2014-01-06 | 2015-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和用途 |
| CN104759261B (zh) * | 2014-01-06 | 2018-03-13 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和用途 |
| CN105013448A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 西安建筑科技大学 | 一种二氧化钛/壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 |
| CN105772111A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-20 | 上海三更雨环保科技有限公司 | 纳米光触媒、涂装体和涂装体的制备方法 |
| CN108339572A (zh) * | 2018-02-25 | 2018-07-31 | 赵焕 | 一种聚丙烯基光催化剂及其制备方法 |
| CN113941340A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-01-18 | 杭州相南环保科技有限公司 | 高掺杂量的金属、硫共掺杂的二氧化钛光催化剂的制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100408198C (zh) | 2008-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1827225A (zh) | 一种含非金属元素掺杂的TiO2光催化薄膜的制备方法 | |
| US11345616B2 (en) | Heterojunction composite material consisting of one-dimensional IN2O3 hollow nanotube and two-dimensional ZnFe2O4 nanosheet, and application thereof in water pollutant removal | |
| CN109267096B (zh) | 高效稳定的硅基光解水制氢电极及其制备方法和应用 | |
| CN104047019A (zh) | 人工抗体型二氧化钛/掺硼金刚石膜电极及其制备方法 | |
| CN110241439B (zh) | 一种等离子体处理制备表面羟基化wo3薄膜光电极材料的方法 | |
| CN108864463B (zh) | 一种自支撑柔性超亲水氧化钛薄膜及其制备方法 | |
| Deng et al. | Effect of fabricating parameters on photoelectrocatalytic performance of CeO2/TiO2 nanotube arrays photoelectrode | |
| CN103132120A (zh) | 一种制备可高效降解有机污染物的光电催化电极材料的方法 | |
| CN103981537A (zh) | 一种光电催化还原处理有机污染物的Pd/3DOM TiO2/BDD电极的制备方法及其应用 | |
| CN1905215A (zh) | 电泳沉积低温制备二氧化钛纳晶多孔薄膜电极的制备方法 | |
| CN108686645A (zh) | 一种TiO2/BiVO4异质结复合材料的制备方法和应用 | |
| CN104198560A (zh) | 一种石墨烯修饰的多孔二氧化钛复合膜的制备方法 | |
| CN101396651B (zh) | 一种纳米有序构造的光电转换复合薄膜及其制备方法 | |
| CN101465215B (zh) | 纳米晶介孔TiO2厚膜材料的制备方法 | |
| CN101425396A (zh) | 硼掺杂二氧化钛纳米管薄膜光电极及其制备方法 | |
| CN107583642A (zh) | 石墨烯量子点负载Ag‑TiO2纳米阵列的制备方法 | |
| CN1927949A (zh) | 热液法低温制备锐钛矿型二氧化钛分散液的方法 | |
| CN109701511B (zh) | 一种分形结构氧化钛的制备方法 | |
| CN104276635B (zh) | 光电催化氧化用负载型y型分子筛膜阳极材料的制备方法 | |
| La et al. | A new method for preparation of TiO2 nanowire array-based photoanodes for stable dye-sensitized solar cells | |
| CN102491459B (zh) | 一种非金属掺杂钛基薄膜电极、制备方法及其应用 | |
| CN109110805A (zh) | 一种自组装制备纳米二氧化钛薄膜的方法及产品 | |
| CN101320630B (zh) | 一种金属离子偶联的染料敏化光催化剂与光电极的制备方法 | |
| CN109126900A (zh) | 一种光催化反应凝胶膜 | |
| CN1974405A (zh) | 周期性二氧化钛纳米线的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |