[發(fā)明專利]一種二元金屬共摻雜光催化劑的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610101725.9 | 申請(qǐng)日： | 2016-02-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN105618105A | 公開（公告）日： | 2016-06-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張勇;杜斌;馬洪敏;吳丹;范大偉 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 濟(jì)南大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J27/24 | 分類號(hào)： | B01J27/24;B01J23/889 |
| 代理公司： | 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240 | 代理人： | 李茜 |
| 地址： | 250022 山*** | 國(guó)省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 二元 金屬 摻雜 光催化劑 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種二元金屬共摻雜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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
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(jìn)化 學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。光觸媒是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，來產(chǎn)生催 化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負(fù)離子。幾乎可分解所有對(duì)人體 和環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)及部分無機(jī)物質(zhì)，不僅能加速反應(yīng)，亦能運(yùn)用自然界的定侓，不造成 資源浪費(fèi)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(dǎo)體，其中二氧化鈦（TiO2）因其氧化能力強(qiáng)， 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定無毒，成為世界上最當(dāng)紅的納米光觸媒材料。
然而，要充分發(fā)揮二氧化鈦的實(shí)際應(yīng)用水平，需要一方面通過調(diào)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(diào)控光 敏波長(zhǎng)向可見光范圍擴(kuò)展來提高太陽(yáng)光的利用率。因此，研發(fā)成本低、制備簡(jiǎn)單的高光催化 活性的二氧化鈦光觸媒具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
根據(jù)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(shù)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(yīng)用前景，對(duì)于二氧化鈦納米 片的研究也備受關(guān)注。而單一的二氧化鈦納米材料的光敏波長(zhǎng)一般在紫外區(qū)，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(shí)際應(yīng)用。但是，在二氧化鈦納米材料 上修飾或復(fù)合特殊的納米材料，可以有效提高光生載流子對(duì)的有效濃度，提高光電轉(zhuǎn)換效 率，提高光催化活性。因此，設(shè)計(jì)、制備高效、穩(wěn)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(guān)鍵技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無貴金屬摻雜、成本低、制備簡(jiǎn)單、光催化活性高的光 催化劑。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種二元金屬共摻雜光催化劑的制備方法，所述的二元金屬共摻雜光催化劑為鐵和錳 雙金屬共摻雜的二氧化鈦納米片原位復(fù)合氮化碳二維納米復(fù)合材料FeMn-TiO2/g-C3N4，其 特征在于，所述的FeMn-TiO2/g-C3N4的制備步驟為：
首先，取0.8mmol鐵鹽和0.8~1.2mmol錳鹽加入到5mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩 慢加入0.5~0.8mL氫氟酸，160~200℃下在反應(yīng)釜中反應(yīng)18~24小時(shí)，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；其次，取150~250mg干燥后的固體與 400mg三聚氰胺混合，并研磨成粉末；然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為1~3 ℃/min，在480~560℃下煅燒0.5~5小時(shí)；最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeMn- TiO2/g-C3N4；
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。
本發(fā)明的有益成果
（1）本發(fā)明所述的光催化劑制備方法簡(jiǎn)單、快速，無貴金屬摻雜、成本低，具有市場(chǎng)發(fā)展 前景；
（2）本發(fā)明首次制備了新型光敏材料FeMn-TiO2/g-C3N4，由于鐵、錳在二氧化鈦納米片 上的原位生長(zhǎng)而充分與二氧化鈦納米片接觸，利用鐵、錳的金屬表面等離子體作用以及二 者的相互促進(jìn)作用，有效阻止了光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，極大地提高了光催化活性，由于 金屬離子的作用，拓寬了光敏波長(zhǎng)地范圍，提高了太陽(yáng)光地利用效率，解決了二氧化鈦納米 片雖然光催化效果好，但是在太陽(yáng)光照射下光催化效果差的技術(shù)問題；同時(shí)由于氮化碳g- C3N4的負(fù)載特性和二氧化鈦納米片在其上的充分分散，極大地增大了二氧化鈦納米片的光 催化活性和解決了二氧化鈦納米片不利于分散而降低光催化活性的技術(shù)問題，因此，該材 料的有效制備，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值；
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