[發明專利]一種高效降解有機染料光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110325774.8
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102423717B
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 馬晶;薛娟琴;畢強;李國平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01J29/03
• 分類號: B01J29/03;C02F1/30
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 劉國智

技術領域

本發明涉及光催化劑，具體涉及一種高效降解有機染料光催化劑及其制 備方法。

背景技術

隨著工業技術現代化程度的提高，人類在享受迅速發展的科技所帶來的舒 適與方便的同時，也承受著盲目和短視造成的生存環境不斷惡化的災難。環境 污染的潛在影響嚴重地威脅著人類的繼續繁衍和生存。污水處理和空氣凈化因 此成為各國科研工作者重要的研究內容。如何有效地去除在工業廢水中的表 面活性劑、染料、重金屬離子等有毒物質，大氣中的有機廢氣和有毒氣體， 成為各研究領域的熱門話題。

自從Fujishima提出TiO₂具有光催化效應之后，TiO₂就作為一種重要的功能 材料開始被人們研究。TiO₂光催化技術是一種新型高效的廢水處理技術，具有 氧化能力強、反應條件溫和、設備簡單、易于控制、無二次污染等優點，其在 生物難降解廢水治理及生活用水深度處理等方面有很廣闊的應用前景。雖然 TiO₂有上述優點，但是也存在不足，主要表現在三個方面。第一，由于TiO₂的 帶隙約為3.2eV，只能吸收波長小于385nm的紫外光，使得TiO₂對太陽光的利 用效率極低。第二，光生載流子(電子和空穴)的復合率高，導致量子效率降 低，影響光催化效率。第三，懸浮體系中TiO₂納米粉容易發生團聚、失活，反 應結束后回收較為困難，難以循環使用。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高效降解有 機染料光催化劑及其制備方法，制備出的光催化劑TiO₂高度分散，可有效防 止TiO₂粉末團聚失活，并且易于分離、回收利用。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高效降解有機染料光催化劑，結構表達式為Bi-TiO₂/SBA-15，其制 備方法包括以下步驟：

第一步，將1.2mL的鈦酸四丁酯溶解于無水乙醇溶液中，然后稱取 0.4～0.6g介孔分子篩SBA-15，加入到上述溶液中，得含有TiO₂/SBA-15的混 合溶液，其中鈦酸四丁酯與無水乙醇溶液的體積比為1∶(2.0～3.3)；

第二步，將0.0082～0.066g硝酸鉍在10～20mL純水中溶解得到含有Bi 的固液混合物；

第三步，將步驟二制備的固液混合物加入到步驟一制備的混合溶液中， 滴加8.0～16.0mL檸檬酸、聚乙二醇和乳化劑的混合液，得含Bi的乳狀物， 其中檸檬酸、聚乙二醇和乳化劑的體積比為(30～60)∶(40～60)∶1；

第四步，將步驟三所得的乳狀物用無水乙醇抽濾洗滌3～5次，然后置于 溫度為80～100℃條件下干燥20～24h，再在溫度為500～580℃條件下焙燒 3～6h，即得Bi-TiO₂/SBA-15光催化劑；

以上步驟中，鈦酸四丁酯、無水乙醇、檸檬酸、聚乙二醇和乳化劑均為 分析純。

所述第一步中鈦酸四丁酯加入到無水乙醇溶液后，在攪拌速率為400～ 500r/min的條件下攪拌0.5～1h，加入介孔分子篩SBA-15后，在攪拌速率為 500～600r/min的條件下攪拌0.5～1h，溶解效果更佳，目的是使溶液中鈦酸 四丁酯分子能夠吸附到SBA-15的孔道和表面上。

所述第二步中硝酸鉍與第一步中的鈦酸四丁酯滿足Bi與Ti的原子百分 比為(0.5～4.0)∶100，配置效果更好。

所述第二步中加入硝酸鉍后在攪拌速率為200～500r/min的條件下攪拌 0.3～0.5h，溶解效果更佳。

所述第二步中還加入硝酸，純水與加入的硝酸的體積比為(40～60)∶1， 以抑制硝酸鉍的水解。

所述第三步中檸檬酸、聚乙二醇和乳化劑是在攪拌速率為400～600r/min 的條件下滴加的，反應效果更佳，檸檬酸是絡合劑，而PEG-200則有助于使 Bi(NO3)₃分子能夠更好地固定在SBA-15的孔道內。

所述第三步中乳化劑為OP-10。

所述第四步中置于溫度為85～95℃條件下干燥21～23h，在溫度為520～ 550℃條件下焙燒4～5h，制備成型效果更佳。