[發明專利]一種可見光響應二氧化鈦光催化液的制備方法

有效

• 申請號: 201210020193.8
• 申請日: 2012-01-29
• 公開（公告）號: CN102600880A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 曹文斌;劉文秀;邵威娜;劉軍娜
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

?

技術領域：

本發明屬于無機材料領域，涉及環保相關領域使用的可見光響應的納米二氧化鈦光催化液的制備方法。

背景技術：

TiO₂有銳鈦礦型、金紅石型和板鈦礦型三種晶型。從1972年Fujishima和Honda^[1]發現TiO₂單晶可以光解水的本多-藤島效應現象后，人們逐漸認識到其在能源材料及環境材料中的潛在應用。TiO₂作為光催化環境凈化材料可將光能轉化為化學能，可以廣泛用于污水處理、空氣凈化、抗菌除臭、防霧及自清潔等領域。當TiO₂（禁帶寬度為3.2eV）受到波長小于387.5nm的光照射時，其價帶上的電子會由于受到激發而躍遷到導帶，同時在價帶上產生相應的空穴，這些產生的電子-空穴對在內部電場作用下分離并遷移到材料表面，與空氣中的水和氧氣反應在TiO₂表面生成活性羥基、活性氧等高活性基團，這些基團可以氧化分解有機物，從而起到殺菌、除臭及凈化環境的作用，但目前絕大多數TiO₂環境凈化材料只能在紫外光照射下發揮作用，極大地限制了該類材料的應用范圍與光催化效率。為了解決TiO₂光催化環境凈化材料對紫外線依賴的局限性、制備具有高效可見光活性的TiO₂環境凈化材料、降低生產成本和提高光催化效率是本領域發展的必然趨勢。陰離子摻雜尤其是氮摻雜是提高納米TiO₂可見光催化性能的最好選擇之一，因而受到了國內外的廣泛關注。

目前國內專利中關于可見光響應氮摻雜納米二氧化鈦光催化材料的主要集中于是可見光響應納米粉體及噴劑的制備，而由于納米粉體實際應用過程中，大都需要對其進行分散及負載，這樣即使使用各種分散穩定劑對其進行表面改性仍很難達到納米粉體的原始粒徑，這就大大降低了其光催化性能，限制了其進一步推廣應用。

發明內容：

本發明目的是為了提供了一種制備工藝簡單、成本低廉、高度分散且不含任何表面改性劑的、具有良好可見光響應能力的氮摻雜納米TiO₂光催化液的制備方法。該方法制備的二氧化鈦光催化液在可見光下具有良好的光催化性能。

一種可見光響應二氧化鈦光催化液的制備方法，通過以下技術方案實現：

1)??????在冰水浴條件下將鈦源（硫酸氧鈦、硫酸鈦、四氯化鈦、鈦酸四異丙酯、鈦酸四正丁酯中的一種或幾種）按照鈦離子濃度為0.5-2mol/L的比例緩慢加至去離子水或無水乙醇中形成鈦的絡合液作為反應的前驅液；

2)??????然后將一定量的鈦離子絡合液（0.05mol）與沉淀劑（氨水、NaOH、KOH、NH₄C₂O₄、NaHCO₃、NH₄HCO₃中的一種或兩種及其以上的組合）按照可使鈦離子完全沉淀的比例緩慢地共沉淀于400ml的去離子水中，得到白色沉淀物后進行洗滌除雜，將白色沉淀物用去離子水洗滌至洗滌液中檢測不到雜質離子為止；

3)??????將洗滌后的白色沉淀在20~100℃下，按照鈦離子濃度0.05~1mol/L的比例將其分散于去離子水中，然后按Ti離子：氮摻雜源：酸性pH值調節劑：雙氧水的摩爾比為1：(0.2~5)：(0.2~1)：(2~10)的比例進行膠溶反應3h，然后在室溫下靜置陳化12~24h得到摻雜溶膠前驅體，其中氮摻雜源為尿素、鹽酸胍、一乙醇胺、二乙醇胺、甲胺、乙胺、乙二胺中的一種或兩種及其以上的組合。酸性pH值調節劑為甲酸、乙酸、乙二酸、草酸、檸檬酸的一種或兩種及其以上的組合。

4)??????最后溶膠在60~250℃條件下，在密閉容器中進行熱回流處理2~96h后得到結晶態的摻雜的具有一定可見光響應能力的二氧化鈦光催化液。

采用本發明制備的具有可見光響應能力的氮摻雜納米二氧化鈦光催化液，經噴涂、靜置提拉等方式進行負載后即用于可見光下光催化降解有機污染物，因而有助于拓展光催化材料的應用領域，推進其產業化進程。

附圖說明：

附圖1所示為：實施例1制備的二氧化鈦光催化液干燥后所得粉體的TEM電鏡照片。由圖1可見溶膠主要由尺寸為10-20nm左右的棒粒狀顆粒組成，晶粒發育較好。