[發明專利]一種具有微納結構的Bi4Ti3O12光催化劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201510070540.1
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104549216B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 徐光青;張旭;呂珺;吳玉程;鄭治祥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18;C02F1/32
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 沈尚林

技術領域

本發明涉及納米材料及光催化降解有機污染物技術領域，具體是涉及一種具有微納結構的Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑及其制備方法和用途。

背景技術

伴隨著科技的進步和工業技術的發展，環境污染問題已經成為全球范圍內最為嚴峻的問題。在這樣的一個大的背景之下，治理環境污染問題成為目前人類主要關心的話題之一。利用光催化技術降解和消除工業生產過程中的廢水等有機物污染成為治理環境污染問題的有效辦法之一。其中納米TiO₂作為光催化劑被人們廣泛地研究。Bi₄Ti₃O₁₂是鈦酸鉍化合物中的一種，它的晶體結構為正交晶系，是一種非常典型的鈣鈦礦結構的Bi系層狀化合物，其光催化性能引起廣泛的研究興趣。例如，Changlu Shao采用溶劑熱合成技術制備了Bi₄Ti₃O₁₂納米片，并將其應用于光催化降解有機污染物。Kudo報道通過固相焙燒法制備Bi₄Ti₃O₁₂，并將其應用于光催化降解有機污染物。溶劑熱合成技術工藝復雜、成本高、無法規模化生產，單純的固相焙燒法難以制備粒度可控、分布均勻的Bi₄Ti₃O₁₂粉體。因此需要探索一種既能夠易于規模制備、粒度可控、分布均勻并且具有較大比表面積的新型光催化劑及其制備方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種具有微納結構的 Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑及其制備方法和用途。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種具有微納結構的Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑，Bi₄Ti₃O₁₂微球形狀規則，直徑為0.5～2μm，微球內部中空，微球表面均勻分布孔徑為20～30nm的介孔。

優選地，所述的具有微納結構的Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑由制備好的溶膠經噴霧造粒及煅燒兩步制得。

優選地，所述的噴霧造粒所使用的溶膠是通過將硝酸鉍和可溶性鈦鹽按照Bi₄Ti₃O₁₂的化學計量比溶解在溶劑中，配置成濃度為0.01～0.1mol/L的溶膠，攪拌30min后，向其中加入0g～5.0g的造孔劑，超聲5～15min使其完全溶解，并攪拌使其混合均勻。

優選地，所述的可溶性鈦鹽為鈦酸四丁酯、硫酸鈦、四氯化鈦中的一種，所述的溶劑為硝酸水溶液、甘露醇、乙二醇、乙二醇甲醚乙醇中的一種或者幾種的混合物。

優選地，所述的造孔劑可以為聚乙烯吡咯烷酮、淀粉、聚乙烯醇、聚乙二醇、碳粉中的一種。

優選地，所述的噴霧造粒過程的參數分別為壓力選擇0.01～0.1MPa，進風溫度設置為100～200℃，出風溫度設置為200～280℃。

優選地，所述的煅燒溫度為300～800℃，保溫時間為0.5～5h。

優選地，所述具有微納結構的Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑在降解水體有機污染物中的應用。

本發明的有益效果在于：首先，本發明制備而成的Bi₄Ti₃O₁₂光催 化劑具有規整的微球結構，使得其具有良好的分散性和分離特性，提高了其重復使用性；其次，通過在微球內形成中空結構及表面納米介孔結構，大大提高其比表面積和吸附特性，實現了光催化活性的顯著提高；最后，本發明的中空結構及表面介孔由煅燒過程中有機物的揮發所形成，其孔隙率和比表面積可通過加入造孔劑的量進行調節，從而實現其性能的可控性。

附圖說明

圖1為具有微納結構的Bi₄Ti₃O₁₂光催化劑的掃描電子顯微鏡形貌圖。

具體實施方式