[發明專利]一種氮摻雜二氧化鈦納米片光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201610101705.1
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105664992B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張勇;吳丹;李賀;范大偉;魏琴
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

本發明公開了一種無貴金屬摻雜、成本低、制備簡單、光催化活性高的光催化劑的制備方法。屬于新型納米功能材料與綠色能源技術領域。本發明所制備的氮摻雜二氧化鈦納米片光催化劑為鐵和錳雙金屬原位復合的氮摻雜二氧化鈦納米片FeMn?N@TiO₂，具有良好的光催化活性。

技術領域

本發明涉及一種氮摻雜二氧化鈦納米片光催化劑的制備方法。屬于新型納米功能材料與綠色能源技術領域。

背景技術

光催化劑，也被稱為光觸媒，是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進化學反應的物質。光觸媒是利用自然界存在的光能轉換成為化學反應所需的能量，來產生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發成極具氧化力的自由負離子。幾乎可分解所有對人體和環境有害的有機物質及部分無機物質，不僅能加速反應，亦能運用自然界的定侓，不造成資源浪費與附加污染形成。世界上能作為光觸媒的材料眾多，包括二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯、硫化鎘等多種氧化物硫化物半導體，其中二氧化鈦（TiO₂）因其氧化能力強，化學性質穩定無毒，成為世界上最當紅的納米光觸媒材料。

然而，要充分發揮二氧化鈦的實際應用水平，需要一方面通過調控其材料形貌以暴露更多高活性晶面來提高光催化活性，另一方面通過摻雜不同金屬或金屬氧化物調控光敏波長向可見光范圍擴展來提高太陽光的利用率。因此，研發成本低、制備簡單的高光催化活性的二氧化鈦光觸媒具有重要的科學意義和應用價值。

根據目前的研究，由于片狀二氧化鈦納米材料能夠暴露更多的高指數晶面，具有更高的光催化活性，二氧化鈦納米片具有比納米粒子更好地應用前景，對于二氧化鈦納米片的研究也備受關注。而單一的二氧化鈦納米材料的光敏波長一般在紫外區，而且由于不容易分散而容易互相影響而降低光催化活性，不利于實際應用。但是，在二氧化鈦納米材料上修飾或復合特殊的納米材料，可以有效提高光生載流子對的有效濃度，提高光電轉換效率，提高光催化活性。因此，設計、制備高效、穩定的二氧化鈦納米片及其修飾物是制備二氧化鈦光觸媒的關鍵技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無貴金屬摻雜、成本低、制備簡單、光催化活性高的光催化劑。

本發明采用的技術方案如下：

一種氮摻雜二氧化鈦納米片光催化劑的制備方法，所述的氮摻雜二氧化鈦納米片光催化劑為鐵和錳雙金屬原位復合的氮摻雜二氧化鈦納米片FeMn-N@TiO₂，其特征在于，所述的FeMn-N@TiO₂的制備步驟為：

首先，取0.8 mmol鐵鹽、0.8~1.2 mmol錳鹽和1 mmol銨鹽加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩慢加入0.5~0.8 mL氫氟酸，160~200 ℃下在反應釜中反應18~24小時，冷卻至室溫后，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50℃下真空干燥；然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為1~3 ℃/min，480~560℃下在氮氣保護下，煅燒10~60 min；最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeMn-N@TiO₂；

所述的鐵鹽選自下列之一：硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵；

所述的錳鹽選自下列之一：硫酸錳、氯化錳、硝酸錳；

所述的銨鹽選自下列之一：硫酸銨、氯化銨、硝酸銨、碳酸銨。

本發明的有益成果

（1）本發明所述的光催化劑制備方法簡單、快速，無貴金屬摻雜、成本低，具有市場發展前景；