[發明專利]一種La、In共摻雜TiO2光催化材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410291066.0
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104056615A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 張文杰
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術領域：

本發明屬于化工材料領域，涉及一種環境凈化功能材料，具體涉及一種La、In共摻雜TiO₂光催化材料的制備方法。

背景技術：

納米TiO₂是一種高效的光催化劑，同時還具有安全無毒、化學穩定性好、不產生二次污染等優點，已廣泛的應用于環境中水、大氣污染物的處理。然而TiO₂禁帶寬度較大、對光的利用率低、導致其對污染物的光催化活性較低。因此，對TiO₂進行改性以提高其光催化活性，已成為一個必須解決的問題。對TiO₂的改性手段有金屬摻雜、非金屬摻雜、半導體復合等。

近年來，兩種離子共摻雜TiO₂受到了關注。與單一離子摻雜TiO₂相比，三元TiO₂體系能表現出更高的光催化活性。如劉建華用溶膠-凝膠法合成了Ce、V共摻雜TiO₂光催化劑，經紫外光照射30 min對甲基橙的光催化率達到99%。陳倫川等用溶膠-凝膠法制備了In₂O₃/SnO₂摻雜TiO₂材料，在模擬太陽光下對苯酚具有很好的光催化降解效果。

然而，對于In與稀土元素共摻雜TiO₂光催化劑還鮮有報道。稀土元素是金屬元素中的一種，具有特殊的電子結構，為電子遷移提供了良好的軌道。稀土元素可以接收TiO₂在光照作用下產生的光生電子，促進電子和空穴的分離，提高TiO₂的光催化效率。本專利公開一種制備新型La-In-TiO₂光催化材料的方法。

發明內容：

本發明的目的，是提供一種La、In共摻雜TiO₂光催化材料的制備方法，使TiO₂的光催化性能更強。

采用的技術方案是：

一種La、In共摻雜TiO₂光催化材料的制備方法，包括下述工藝步驟：

（1）前驅體配制

按所需La/Ti的原子摩爾百分數，將0.0675 g的硝酸銦(AR)和0.0094-0.0314g三氯化鑭(AR)加入到8 mL無水乙醇(AR)中溶解完全，然后加入2 mL鈦酸四正丁酯(CP)和0.1 mL 38%濃鹽酸，攪拌30 min，配成前驅液；

（2）凝膠反應

將配好的4 mL無水乙醇和0.9 mL水的混合液緩慢滴入到步驟（1）中所得的前驅液中，繼續攪拌直到形成凝膠；

（3）陳化和煅燒

將步驟（2）中所得凝膠在室溫下陳化24 h后置于烘箱中80 ℃烘干，然后研磨成粉末后放入程控箱式電爐中，以5 ℃/min速率升溫至400~500℃煅燒3 h，冷卻至室溫后研磨。將研磨后的光催化材料記作xLa-3%In-TiO₂(x=0.1%~3%)，x為La/Ti的原子摩爾百分數。

本發明的優點在于：

本發明中兩種摻雜金屬離子具有特殊的電子結構，為電子遷移提供了良好的軌道。可以接收TiO₂在光照作用下產生的光生電子，促進電子和空穴的分離，擴大TiO₂的光吸收范圍，提高材料的光催化效率。兩種不同離子共摻雜具有較好的協同效應，對TiO₂的活性提高很大。

具體實施方式：

實施例1

一種La、In共摻雜TiO₂光催化材料的制備方法，包括下述工藝步驟：

（1）前驅體配制

將0.0675 g的硝酸銦(AR)和0.0094 g的三氯化鑭(AR)加入到8 mL無水乙醇(AR)中溶解完全，然后加入2 mL鈦酸四正丁酯(CP)和0.1 mL 38%濃鹽酸，攪拌30 min，配成前驅液；

（2）凝膠反應

將配好的4 mL無水乙醇和0.9 mL水混合液緩慢滴入到步驟（1）中所得的前驅液中，繼續攪拌直到形成凝膠；

（3）陳化和煅燒

將步驟（2）中所得凝膠在室溫下陳化24 h后置于烘箱中80 ℃烘干，然后研磨成粉末后放入程控箱式電爐中，以5 ℃/min速率升溫至400-500℃煅燒3 h，冷卻至室溫后研磨，將研磨后的光催化材料記作0.3%La-3%In-TiO₂。