CN1962049A - 掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溶胶的制备方法，旨在提供一种掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：(1)在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种中加入醇稀释溶剂中；(2)水浴下，将混合溶液逐滴加入水解溶剂中，搅拌；(3)溶胶静置直至蓝白色透明；(4)将金属离子的可溶性盐加入(3)中的溶胶内。采用本发明所述的掺杂金属离子复合光催化溶胶的制备方法，其制备的溶胶，避免了常见的高温热处理，且在常温下非常简易的实现了离子掺杂，使最终的复合溶胶具有增强的光催化效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化钛光催化剂的制备方法，更具体地说，是涉及一种掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法。
背景技术
氧化钛作为一种较理想的半导体光催化剂，在太阳能储存与利用、光化学转换、有机污染物的环境处理等方面有着很好的应用前景。如在陶瓷的釉料中加入氧化钛光催化剂粉体，所得的制品就可以具备抗菌和自洁的功效。
纯氧化钛禁带宽度较大，必须要紫外光线才能激发，光利用率较低。很多研究者通过湿化学工艺，在溶液中引入过渡金属离子或稀土金属离子，通过后续的高温煅烧，使金属离子进入氧化钛的晶格，改变氧化钛的能带结构。这样，可以将氧化钛对光线的利用范围推广到部分可见光区域。
上述工艺中的高温煅烧限制了氧化钛的应用方式，使其只能以薄膜或粉体的形式出现；另外，高温热处理过程促使粒子长大，量子效应减弱，光催化效果降低。
申请人为浙江大学、中国专利申请号为CN200510061118.6的发明中，述及一种常温下制备具有光催化性能的氧化钛溶胶的方法。所制的溶胶中含有原位生长的锐钛矿晶体，因此溶胶直接具备光催化活性，避免了传统工艺中的高温热处理。本发明在此基础上，提供一种常温下掺杂金属离子制备具有增强的光催化效果的氧化钛溶胶的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法。
本发明提供的一种掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种中加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；
(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；
(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明；
(4)将金属离子的可溶性盐加入(3)中的溶胶内。
作为一种改进，所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。
作为一种改进，所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。
作为一种改进，在将步骤(1)中的混合溶液加入水解溶剂中时，还可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～5。
作为一种改进，所述金属离子的可溶性盐为过渡金属离子中至少一种与稀土金属离子中至少一种的组合，金属离子的可溶性盐的用量控制在溶胶中金属离子Mx+与Ti的摩尔比为0.1～10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明所述的掺杂金属离子复合光催化溶胶的制备方法，其制备的溶胶，避免了常见的高温热处理，且在常温下非常简易的实现了离子掺杂，使最终的复合溶胶具有增强的光催化效果。
附图说明
图1为掺杂浓度对薄膜光催化罗丹明B降解率的影响曲线。
具体实施方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述。
本发明制备掺杂金属离子的复合光催化溶胶的实施例中操作步骤如下：
(1)在搅拌条件下将钛酸丁酯加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；
(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；
(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明；
(4)将金属离子的可溶性盐加入(3)中的溶胶内。
所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。
所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。
在将步骤(1)中的混合溶液加入水解溶剂中时，可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～5。
所述金属离子的可溶性盐为过渡金属离子中至少一种与稀土金属离子中至少一种的组合，金属离子的可溶性盐的用量控制在溶胶中金属离子Mx+与Ti的摩尔比0.1～10％。
各实施例中的试验数据见下表：
其中醇稀释溶剂的量是指醇稀释溶剂与加入钛酸丁酯的质量比，水解溶剂的量是指水解溶剂与加入的步骤(1)中的混合溶液的质量比。
| 具体实施例序号 | 1 | 1.3 | 1.5 | 1.7 | 2 |
| 钛酸丁酯 | √ | √ | √ | √ | √ |
| 无水乙醇 | √ | √ | |||
| 乙二醇 | √ | √ | |||
| 异丙醇 | √ | ||||
| 去离子水 | √ | √ | √ | ||
| 蒸馏水 | √ | √ | |||
| 醇稀释溶剂的量(m/m) | 1 | 2.5 | 5.5 | 7.5 | 10 |
| 水解溶剂的量(m/m) | 1 | 50 | 180 | 360 | 500 |
| 水解温度(℃) | 5 | 20 | 45 | 70 | 95 |
| 搅拌时间(h) | 0.5 | 1 | 2 | 3.5 | 5 |
| 陈化时间 | 15d | 10d | 5d | 6h | 1d |
| Fe(NO3)3 | √ | √ | √ | √ | √ |
| Zn(NO3)2 | √ | √ | √ | ||
| La(NO3)3·6H2O | √ | √ | √ | ||
| Eu(NO3)3·6H2O | √ | √ | √ | √ | |
| Ce(NO3)3·6H2O | √ | √ |
本发明所述的复合溶胶，原位生长的锐钛矿晶体仍在不断生长和完善之中，后加入的复合改性的掺杂离子会在此过程中，进入锐钛矿晶格之中，使氧化钛晶体的能带出现中间能级，因此溶胶可以利用更宽范围的光线，具有增强的光催化效果。
可以以有机染料罗丹明B为目标被分解物，进行光催化实验，证实本发明中所述复合溶胶的光催化性能的增强情况。如附图1为不同La3+掺杂量下复合溶胶在载玻片上成膜后薄膜的光催化能力。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1、一种掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在搅拌条件下将四氯化钛、硫酸钛或钛酸丁酯其中至少一种加入1～10倍(m/m)的醇稀释溶剂中，搅拌均匀；
(2)在5～95℃水浴温度下，将步骤(1)中的混合溶液逐滴加入1～500倍(m/m)的水解溶剂中，搅拌0.5～5小时；
(3)溶胶静置陈化1小时～15天，直至蓝白色透明；
(4)将金属离子的可溶性盐加入(3)中的溶胶内。
2、根据权利要求1所述的掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，其特征在于，所述醇稀释溶剂为无水乙醇、乙二醇、异丙醇其中一种或几种的组合。
3、根据权利要求1所述的掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，其特征在于，所述水解溶剂为去离子水或蒸馏水。
4、根据权利要求1所述的掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，其特征在于，在将步骤(1)中的混合溶液加入水解溶剂中时，可以加入无机酸控制水解速度，所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸其中一种或者其中几种的组合，酸的用量控制在使溶胶的PH值为1～5。
5、根据权利要求1所述的掺杂金属离子的复合光催化溶胶的制备方法，其特征在于，所述金属离子的可溶性盐为过渡金属离子中至少一种与稀土金属离子中至少一种的组合，金属离子的可溶性盐的用量控制在溶胶中金属离子Mx+与Ti的摩尔比为0.1～10％。
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| CN104609469A (zh) * | 2015-01-25 | 2015-05-13 | 北京化工大学 | 一种单分散、纳米二氧化钛溶胶的制备方法 |
| CN104692458A (zh) * | 2015-01-25 | 2015-06-10 | 北京化工大学 | 一种单分散二氧化钛微球的制备方法 |
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