[發(fā)明專利]磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210250846.1
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102794164A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳佐林
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南先科環(huán)保有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水處理催化劑的制作方法，尤其涉及一種磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體光催化氧化處理環(huán)境污染物是近年來興起的一種污染治理技術(shù)。由于半導(dǎo)體光催化劑對很多生物難以降解的有機(jī)物表現(xiàn)出較強(qiáng)的降解能力，并可將環(huán)境中的有害物質(zhì)降解為CO₂和H₂O，因而受到廣泛關(guān)注。在眾多的半導(dǎo)體催化劑中，二氧化鈦以活性高、穩(wěn)定、無毒、價廉、無污染、無腐蝕、能反復(fù)使用被認(rèn)為是最佳的綠色環(huán)保光催化劑而得到了廣泛的應(yīng)用。然而，二氧化鈦也有其自身的缺陷：①其禁帶較寬（銳鈦型Eg=3.2eV，金紅石型Eg=3.02eV），只能用紫外光來激發(fā)；②電子和空穴易復(fù)合，所以催化效率低，從而限制了其應(yīng)用。因此，使用多種手段進(jìn)行改性，其中包括半導(dǎo)體復(fù)合、染料敏化、聚合物、硫酸鹽化、貴金屬修飾、非金屬元素的摻雜及過渡金屬元素?fù)诫s等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法，它包括以下步驟，以下步驟均在磁性環(huán)境中進(jìn)行：

A、水解：取分析純四氯化鈦放入燒杯中，加去離子水水解；

B、中和：再用分析純氨水中和，得到膠體；

C、摻雜：在B步制得的膠體中加入離子分析純?nèi)然F，在磁力攪拌器上低速攪拌；

D、干燥：放入烘箱中烘干到完全失水；

E、煅燒：再將烘干的粉末轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，于馬弗爐中煅燒，產(chǎn)物冷卻后研磨成粉末狀。

進(jìn)一步的，所述磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法，包括以下步驟，以下步驟均在磁性環(huán)境中進(jìn)行：

A、水解：取分析純四氯化鈦放入燒杯中，加20～30倍(體積比)去離子水水解；

B、中和：再用分析純氨水邊加邊攪拌中和到中性（PH=6～9），得到膠體；

C、摻雜：在C步制得的膠體中加入以二氧化鈦計1.0～10.0wt%的離子分析純?nèi)然F，在磁力攪拌器上低速攪拌0.5～1.5小時；

D、干燥：放入烘箱中在100℃～110℃下烘干到完全失水；

E、煅燒：再將烘干的粉末轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，于馬弗爐中在450℃～550℃煅燒3～5小時，產(chǎn)物冷卻后研磨成粉末狀。

進(jìn)一步的，所述的磁性摻雜納米二氧化鈦制備方法，包括以下步驟，以下步驟均在磁性環(huán)境中進(jìn)行：

A、水解：取分析純四氯化鈦放入燒杯中，加25倍(體積比)去離子水水解；

B、中和：再用分析純氨水邊加邊攪拌中和到中性（PH=7），得到膠體；

C、摻雜：在膠體中加入以二氧化鈦計5.0wt%的離子分析純?nèi)然F，在磁力攪拌器上低速攪拌1小時；

D、干燥：放入烘箱中在105℃下烘干到完全失水；

E、煅燒：再將烘干的粉末轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，于馬弗爐中在500℃下煅燒4小時，產(chǎn)物冷卻后研磨成粉末狀。

進(jìn)一步的，上述磁性環(huán)境為在制備過程中所使用的儀器或設(shè)備外圍放置一磁鐵或設(shè)置一電磁場。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

?（1）在外加強(qiáng)磁場條件下，采用本發(fā)明方法制備金屬離子摻雜納米二氧化鈦光催化劑，并借助XRD、EDS、SEM、IR及PL等手段對摻雜催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：采用本發(fā)明方法制備的磁性摻雜納米二氧化鈦催化劑，粒徑減小，顆粒分布均勻，催化劑的光催化活性大大增強(qiáng)。

（2）在二氧化鈦催化劑表面上摻雜金屬離子，可在二氧化鈦晶格中引入缺陷或改變結(jié)晶度等，改變粒子結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)，從而達(dá)到擴(kuò)大光響應(yīng)范圍，促進(jìn)二氧化鈦微粒光生電子-空穴的有效分離，提高催化劑光催化活性的目的。摻雜金屬離子阻止二氧化鈦晶型從銳鈦礦轉(zhuǎn)變成金紅石型，提高了二氧化鈦的光催化活性，提高了從A型到R型的相變溫度，使得A型更趨穩(wěn)定。在制備金屬離子摻雜光催化劑時，外加磁場可導(dǎo)致金屬離子的有序運(yùn)動，使金屬離子向載體深層擴(kuò)散，促進(jìn)了催化劑新相的形成，提高了催化劑的活性。同時外加磁場提高了光催化劑表面羥基自由基的生成速率。