[發(fā)明專利]一種稀土摻雜的光降解催化劑的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326752.5
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108514873A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 姚剛
• 申請（專利權）人: 姚剛;東南大學成賢學院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10
• 代理公司: 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙) 32288
• 代理人: 呂鵬濤

本發(fā)明公開了一種稀土摻雜的光降解催化劑的制備方法，其包括如下步驟：將鈦酸四丁酯與水攪拌混合至出現白色泡沫絮狀物；再超聲分散，在溫度70～90℃下加熱反應，然后干燥；在攪拌下，緩慢加入等體積的硝酸稀土溶液；攪拌均勻后超聲分散,然后放置于70～90℃下蒸發(fā)水分；于烘箱中干燥；在馬弗爐以490～510℃焙燒,即得到白色粉末狀的稀土/TiO2光催化劑。本發(fā)明的制備工藝簡單，成本較低，通過在二氧化鈦中摻雜二氧化鈦有助于提稀土摻雜催化劑的光降解活性，從而增大對太陽光的吸收率，提高降解率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法，尤其涉及一種稀土摻雜的光降解催化劑的合成方法。

背景技術

1972 年,由著名化學家Fujishima 首次描述“本田Fujishima 效應”，并在Nature雜志上發(fā)表了關于TiO₂ 多相光催化在電極上光分解水的論述，這是多相光催化時代的新的跳躍。隨著全球經濟的不斷發(fā)展，人們對工業(yè)需求的增加,導致了嚴重的環(huán)境污染和自然環(huán)境的破壞，工業(yè)生產中排放的廢水導致水體變臭、變差，其中排放的有機污染物中含有對水體生物具有毒的副產物，這對人們的日常生活造成了嚴重的影響。生產不集中，反應體系不完全是一大問題，很大程度上破壞了生態(tài)平衡。因此，為了制約這一化學行為，全世界都在呼吁綠色健康的化學生產，研究人員們不斷加以重視，并且推出和研發(fā)了一些新的污染治理技術，來消除工業(yè)生產的環(huán)境污染物,這需要消耗大量的能源，其中，光催化技術就可以治理污染。但TiO₂ 具有較大的禁帶寬度Eg（3.2eV)，僅有波長λ<387 nm 的紫外光下才能進行；電子與空穴易發(fā)生復合，導致TiO₂ 具有較低的量子產率，光降解催化效果較低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服以上技術缺陷，通過參加稀土元素增加光催化量子產率，包括光催化降解效率，提供一種稀土摻雜的光降解催化劑的合成方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到：

一種稀土摻雜的光降解催化劑的制備方法，其包括如下步驟：

（1）將鈦酸四丁酯與水攪拌混合至出現白色泡沫絮狀物；再超聲分散，在溫度70～90℃下加熱反應，然后干燥制得TiO₂ 光催化劑前軀體；

（2）將制得的TiO₂ 前驅體在攪拌下，緩慢加入等體積的硝酸稀土溶液；攪拌均勻后超聲分散,然后放置于70～90℃下蒸發(fā)水分；

（3）將步驟（2）得到的粉末于烘箱中干燥,即得到稀土摻雜TiO₂ 摻雜的粉末狀前驅體；

（4）將步驟（3）得到的前驅體在馬弗爐以490～510℃焙燒,即得到白色粉末狀的稀土/TiO₂ 光催化劑。

一種步驟（1）的具體方法為：取去離子水于圓底燒瓶中，在快速攪拌的狀態(tài)下緩慢滴加鈦酸四丁酯；持續(xù)攪拌并且觀察其顏色的變化，直至出現白色泡沫絮狀物；再超聲分散，置于磁力攪拌加熱反應，溫度80℃；最后倒入燒杯放入干燥箱干燥120min，100℃；制得TiO₂ 光催化劑前軀體。

一種步驟（2）的具體方法為：將制得的TiO₂ 前驅體放入燒杯中，磁力攪拌器攪拌，緩慢滴加與粉末等體積的硝酸稀土溶液；攪拌均勻后超聲分散60min,然后放置于80℃水浴中10h，待水分基本蒸發(fā)。

一種步驟（3）的具體方法為：將步驟（2）得到的得到的粉末于烘箱中以100℃溫度干燥2h,即得到稀土摻雜TiO₂ 摻雜的粉末狀前驅體。

一種步驟（4）的具體方法為：將步驟（3）得到的前驅體在馬弗爐以500℃焙燒2h,即得到白色粉末狀的稀土/TiO₂ 光催化劑。

步驟(1)中，溶液PH值控制為7。