[發(fā)明專利]一種高比表面積低能隙碳摻雜二氧化鈦粉體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610784690.3
• 申請(qǐng)日: 2016-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN106475123B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)學(xué)華;沙大巍;王靜靜;戴煜;吳肖;武延澤;陳明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/20
• 分類號(hào): B01J27/20;C02F1/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于可見光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種高比表面積、低能隙碳摻雜TiO₂及其制備方法。本專利利用溶劑熱法，用葡萄糖作為碳源和催化劑，制備出高比表面積低能隙碳摻雜TiO₂，比表面積為241.908m²/g，孔容積0.1468cm³/g，孔徑15.261nm，帶隙能為1.55eV，光譜吸收范圍包括200?800nm，可見光下快速降解目標(biāo)污染物羅丹明B。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高比表面積、低能隙碳摻雜TiO₂粉體及其制備方法，特別是指一種溶劑熱法制備高比表面積、低能隙碳摻雜的TiO₂粉體，及其在可見光下降解水中污染物的應(yīng)用。此材料具有良好的吸附性能，可見光催化降解性能，制備工藝操作簡單、安全簡便。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地球上人口激增，環(huán)境和能源面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，成為亟待解決的問題。太陽能是一種清潔可持續(xù)的能源。開發(fā)新型、具有良好光學(xué)性能的新型環(huán)保材料具有非常重要的意義。

TiO₂屬于無機(jī)半導(dǎo)體材料，帶隙能為3.2eV，對(duì)紫外光有良好的吸收，化學(xué)性質(zhì)無毒穩(wěn)定，應(yīng)用范圍包括光催化、染料敏化光伏電池及光催化裂解水制氫等領(lǐng)域。

然而TiO₂在實(shí)際應(yīng)用中還存在很多問題。由于TiO₂帶隙能高(3.2eV)導(dǎo)致了其只能吸收紫外光，而紫外光只占太陽能的不到5％，太陽能利用率低。此外一般TiO₂粉體比表面積低，光催化中較少的表面提供較少的活性點(diǎn)，降低了催化效率。碳摻雜能夠有效的降低納米TiO₂帶隙能，改善可見光吸收性能，提高太陽能利用率。然而，以往的摻雜方法主要用到氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，高溫(400-600℃)高壓下加熱將碳摻雜進(jìn)TiO₂，這種方法不僅危險(xiǎn)，碳摻雜量低，可見光吸收性能改善效果有限。

因此如何設(shè)計(jì)一種制備方法，一方面能夠安全簡便，避免需要高溫高壓條件和使用可燃?xì)怏w；另一方面制備出的TiO₂帶隙能夠低，比表面積高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種制備高比表面積、低能隙碳摻雜TiO₂的制備方法及其在光催化污水處理中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的現(xiàn)采用如下技術(shù)方案：

利用TiCl₃溶液在異丙醇中穩(wěn)定存在，攪拌時(shí)在空氣中緩慢氧化，轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜加熱后，在溶劑熱條件下與葡萄糖發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中碳摻雜進(jìn)TiO₂中并發(fā)生部分還原形成氧空缺，從而導(dǎo)致了TiO₂的帶隙能降低，可見光吸收性能改善同時(shí)得到的TiO₂的比表面積較高。

一種制備高比表面積低能隙碳摻雜TiO₂的制備，其特征在于采用以下步驟：

(1)在異丙醇中加入葡萄糖攪拌均勻得到溶液1。

(2)往溶液1中加入TiCl₃溶液，敞口攪拌直至溶液1成無色。

(3)將攪拌好的無色溶液加入到反應(yīng)釜中加熱。

(4)將反應(yīng)好的樣品離心洗滌，干燥研磨即可得到樣品。

步驟(1)中，每升異丙醇中加入9g葡萄糖。

步驟(2)中的TiCl₃溶液和步驟(1)中異丙醇的體積比為1：30；TiCl₃溶液的質(zhì)量濃度為15％。

步驟(3)中的加熱溫度為180℃，時(shí)間為6h。