[發(fā)明專利]一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410265292.1
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104014325A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧鈺霞
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港市山牧新材料技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所 32211
• 代理人: 王涵江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)和催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑。

背景技術(shù)

隨著人口和經(jīng)濟(jì)的增長，環(huán)境和能源問題成為制約人類發(fā)展的兩大因素。半導(dǎo)體光催化劑在處理染料廢水和光解水制氫具有獨(dú)特優(yōu)勢。與傳統(tǒng)處理廢水工藝相比，光催化具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境和能源方面具有非常重要的應(yīng)用前景。

石墨烯最大的特性是電子在其中的運(yùn)動速度可以達(dá)到光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動速度。這使得石墨烯中的電子，或更準(zhǔn)確地應(yīng)稱為“載荷子”的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。

近年來對半導(dǎo)體光催化劑的研究越來越多，眾所周知，TiO2由于廉價(jià)，無毒，穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的用作光催化劑。但銳鈦礦相TiO2禁帶寬度為3.2eV，它僅可吸收紫外光(占太陽光的4％)，量子效率低，不能用于實(shí)際生產(chǎn)染料廢水處理。但TiO2由于其自身顏色為白色，不具備可見光響應(yīng)的能力，在自然光中的利用效率更低。開發(fā)可見光響應(yīng)型TiO2成為提高光利用率解決環(huán)境污染的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和滿足市場需要，本發(fā)明提供一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑，該催化劑既能在可見光下進(jìn)行催化，又有較高的電子轉(zhuǎn)移能力，催化效率高，具有較廣的潛在應(yīng)用范圍。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑，由納米二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯復(fù)合而成，二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯的質(zhì)量比為1∶0.05-1∶1-2。

具體地，所述二氧化鈦為銳鈦型。

一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1)將氧化石墨在超聲分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步驟2)將水溶性鉍鹽和尿素在水中攪拌溶解，混合液加熱進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，獲得可見光響應(yīng)的納米氧化鉍；

步驟3)將納米二氧化鈦在分散劑六偏磷酸的作用下，超聲分散在水中，制得納米二氧化鈦分散液，

步驟4)將上述獲得的氧化石墨烯分散液、納米氧化鉍和納米二氧化鈦分散液進(jìn)行混合并加熱攪拌，所得的產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑，該催化劑既能在可見光下進(jìn)行催化，又有較高的電子轉(zhuǎn)移能力，催化效率高，具有較廣的潛在應(yīng)用范圍。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行闡述，應(yīng)理解，引用實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑，由納米銳鈦型二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯復(fù)合而成，二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯的質(zhì)量比為1∶0.05∶1。

一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1)將氧化石墨在超聲分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步驟2)將水溶性鉍鹽和尿素在水中攪拌溶解，混合液加熱進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，獲得可見光響應(yīng)的納米氧化鉍；

步驟3)將納米二氧化鈦在分散劑六偏磷酸的作用下，超聲分散在水中，制得納米二氧化鈦分散液，

步驟4)將上述獲得的氧化石墨烯分散液、納米氧化鉍和納米二氧化鈦分散液進(jìn)行混合并加熱攪拌，所得的產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑。

當(dāng)亞甲基藍(lán)溶液濃度為10mg/L，可見光催化反應(yīng)進(jìn)行8h后，降解率可達(dá)80.2％。

實(shí)施例2

一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑，由納米銳鈦型二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯復(fù)合而成，二氧化鈦、納米氧化鉍和氧化石墨烯的質(zhì)量比為1∶1∶1。

一種可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1)將氧化石墨在超聲分散在水中，制得氧化石墨烯分散液；

步驟2)將水溶性鉍鹽和尿素在水中攪拌溶解，混合液加熱進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，獲得可見光響應(yīng)的納米氧化鉍；

步驟3)將納米二氧化鈦在分散劑六偏磷酸的作用下，超聲分散在水中，制得納米二氧化鈦分散液，

步驟4)將上述獲得的氧化石墨烯分散液、納米氧化鉍和納米二氧化鈦分散液進(jìn)行混合并加熱攪拌，所得的產(chǎn)物離心分離，用去離子水洗滌，干燥后獲得可見光響應(yīng)納米二氧化鈦催化劑。

當(dāng)亞甲基藍(lán)溶液濃度為10mg/L，可見光催化反應(yīng)進(jìn)行8h后，降解率可達(dá)90％。