[發明專利]一種基于雜多酸改性二氧化鈦納米管的光催化活性的方法

有效

• 申請號: 202110324136.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113042103B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 蔡小冰
• 申請（專利權）人: 佛山建投瑞通科技有限公司
• 主分類號: B01J31/18
• 分類號: B01J31/18;C01B3/04
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務所(普通合伙) 44386
• 代理人: 鄭鳳姣

本發明公開了一種基于雜多酸改性二氧化鈦納米管的光催化活性的方法，該制備方法通過氧化刻蝕處理二氧化鈦納米管以及雜多酸改性復合二氧化鈦納米管，利用溶劑熱合成和熱處理制備出一種具有高結構穩定性和高催化活性的二氧化鈦納米管催化劑，其在較寬的光響應范圍下具有良好的光催化產氫性能。

技術領域

本發明涉及二氧化鈦納米管以及雜多酸技術領域，特別是涉及一種基于雜多酸改性二氧化鈦納米管的光催化活性的方法。

背景技術

二氧化鈦納米管是一種具有有序陣列結構以及良好的光化學穩定性的材料，這使得它在二氧化鈦光催化領域中受到研究者們的廣泛重視。雖然二氧化鈦納米管的獨特結構使它具有較大的比表面積和更強的吸附能力，但它仍然受二氧化鈦的固有性質所影響，其僅能吸收紫外光，具有較窄的光響應范圍，從而制約了二氧化鈦納米管的發展空間。

固態酸催化劑因具有強氧化還原性和高催化活性以及綠色環保、不易腐蝕設備、性質穩定等特點，逐漸被應用于各種光電催化研究領域。近年來，有研究學者用固態酸催化劑改性二氧化鈦，CN109999834A公開了一種磁性鈦納米管磺酸催化劑及其制備方法與應用，該方法首先合成出一種含鐵的磁性鈦納米管，然后通過有機溶劑和硅烷偶聯劑處理，得到一種巰基丙基修飾的磁性鈦納米管，再將其超聲分散于甲醇溶液并用過氧化氫氧化材料，最終制備出一種磁性鈦納米管磺酸催化劑，其在乙酰丙酸酯類化合物合成方面表現較好的活性以及催化穩定性。但其復雜的合成體系導致材料轉化率低，且極易產生副產物污染環境，所以采用一種簡便的方法將固態酸催化劑與二氧化鈦納米管結合，并對其改性進而提高二氧化鈦納米管的催化活性仍是具有重要研究意義的。

發明內容

本發明主要目的是解決上述問題，提供一種基于雜多酸改性二氧化鈦納米管的光催化活性的制備方法。

本發明所采用的技術方案如下：

(1)在磁力攪拌下，將商業二氧化鈦納米管置于硫酸和過氧化氫的混合液中，進行刻蝕處理以使材料表面粗糙化，持續氧化3-6h，然后對其進行洗滌、真空干燥；

(2)在磁力攪拌下，將無水乙醇和雜多酸混合，攪拌10-30min，至形成白色乳濁液，然后加入葡萄糖溶液，持續攪拌5-15min，促進雜多酸進一步溶解，然后再加入步驟(1)所制備的二氧化鈦納米管，并加入0.5mol/L的硫酸調節pH至2，然后超聲分散0.5-1h，然后再持續攪拌3-6h，轉移至反應釜中進行溶劑熱處理，反應結束后，用無水乙醇和去離子水分別洗滌產物，然后過濾、烘干、研磨，備用；

(3)將步驟(2)制備的改性二氧化鈦置于管式爐中，然后通入氮氣保護并進行煅燒，待冷卻到室溫后，將產物研磨細碎，即得到一種雜多酸改性的二氧化鈦納米管材料。

優選地，步驟(1)中所述的鹽酸濃度為1-5mol/L，鹽酸和和過氧化氫的體積比為(0.5-2):1。

優選地，步驟(2)所述的雜多酸為磷鉬酸、磷鎢酸、磷釩酸或磷鐵酸中的一種或幾種。

優選地，步驟(2)所述的雜多酸和無水乙醇的質量體積比為1g:(5-20)mL。

優選地，步驟(2)所述的葡萄糖溶液的質量分數為20％，其中雜多酸、葡萄糖和二氧化鈦納米管的質量體積比為(0.5-1)g:(10-20)mL:(3-5)g。

優選地，步驟(2)所述的溶劑熱反應為在150-200℃下加熱12-24h。

優選地，步驟(3)所述的煅燒為以2℃/min的升溫速率升溫至250℃煅燒1h，然后繼續以2℃/min的升溫速率升溫至500℃煅燒3h。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有如下有益效果：

(1)本發明提供了一種基于雜多酸改性二氧化鈦納米管的光催化活性的方法，該方法具有操作簡便，成本低廉，對設備要求低、損害小以及綠色環保等特點。