[發(fā)明專利]一種用于光電催化降解羅丹明B的TiO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110344206.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113083267B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志鋒;喬禎祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J21/06
• 分類號(hào): B01J21/06;B01J23/10;B01J35/00;B01J35/06;C02F1/30;C02F101/30
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本發(fā)明公開一種用于光電催化降解羅丹明B的TiO₂/Ce?BaTiO₃復(fù)合薄膜材料的制備方法。該方法首先采用水熱法制備TiO₂薄膜，然后將TiO₂薄膜作為反應(yīng)基底，采用水熱法進(jìn)行原位轉(zhuǎn)化將摻Ce的BaTiO₃納米晶粒負(fù)載到TiO₂薄膜上，最終得到Ce摻雜的TiO₂/Ce?BaTiO₃復(fù)合薄膜材料。所制備的復(fù)合薄膜材料提升了TiO₂的可見光吸收及載流子分離效率，促進(jìn)了光電催化性能的提高，制備方法簡(jiǎn)單易操作，整體成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電催化薄膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于光電催化降解羅丹明B的TiO₂/Ce-BaTiO₃復(fù)合薄膜材料的制備方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境和能源問題已經(jīng)引起越來越多人的關(guān)注。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水的隨意排放，導(dǎo)致水污染和空氣污染日益嚴(yán)重，給人類的健康帶來巨大的威脅。因此，亟需尋找一種高效的降解污染物的催化劑用于環(huán)境的治理。自二氧化鈦(TiO₂)電極上的光電催化分解水以來，由于在太陽能的能量轉(zhuǎn)換和催化降解方面的獨(dú)特性能，同時(shí)TiO₂廉價(jià)、無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使其成為當(dāng)之無愧的最傳統(tǒng)的光電催化半導(dǎo)體材料。但是，TiO₂的帶隙(～3.2eV)較寬，不能夠有效地利用太陽光，這將極大地限制其應(yīng)用；與此同時(shí)，TiO₂激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴很容易復(fù)合，使得光生載流子的量子效率降低，從而降低了光電催化效率。因此，為了提高光電催化效率，多相光電催化的發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代。

鈦酸鋇(BaTiO₃)是一種典型的鐵電材料，具有熱釋電性、壓電性、線性電光效應(yīng)和非線性光學(xué)等效應(yīng)，廣泛用于光電子技術(shù)領(lǐng)域。然而在光電催化降解污染物方面的研究不是很多。在此，通過20～50℃的冷熱交替來激發(fā)BaTiO₃的熱電效應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生極化電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)TiO₂載流子的分離和轉(zhuǎn)移，提升TiO₂的催化效率。但是BaTiO₃對(duì)可見光的利用效率仍不能令人滿意，而Ce的摻入可以有效調(diào)節(jié)BaTiO₃的費(fèi)米能級(jí)，降低導(dǎo)帶的位置，拓寬光吸收范圍，提升TiO₂復(fù)合薄膜的催化效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決TiO₂納米棒在光電催化降解方面的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光電催化復(fù)合薄膜材料的制備方法，能夠提升TiO₂的光電催化降解性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供光電催化降解羅丹明B的TiO₂/Ce-BaTiO₃復(fù)合薄膜材料的制備方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

(1)將稀鹽酸與去離子水按1∶1的比例混合均勻后，將鈦酸四丁酯溶液滴入混合液中攪拌均勻，制備TiO₂前驅(qū)體反應(yīng)液。將FTO導(dǎo)電玻璃以導(dǎo)電面朝下的方式放入到已加入反應(yīng)液的反應(yīng)釜內(nèi)膽中，在一定溫度下水熱反應(yīng)一定時(shí)間后，將反應(yīng)后的樣品進(jìn)行干燥處理。再將樣品放到坩堝中，轉(zhuǎn)移到馬弗爐中處理，制得附在FTO 導(dǎo)電玻璃上的棒狀結(jié)構(gòu)的TiO₂薄膜。

(2)將二乙二醇、異丙醇、四丁基氫氧化銨溶液加入到去離子水中配制混合溶劑，將八水合氫氧化鋇和氫氧化鈰按比例溶于配制好的溶液中，采用水熱法進(jìn)行原位轉(zhuǎn)化將摻Ce的BaTiO₃納米晶粒負(fù)載到TiO₂薄膜上，再經(jīng)過馬沸爐退火處理，制得 Ce摻雜BaTiO₃納米晶粒包裹的TiO₂/Ce-BaTiO₃復(fù)合薄膜材料。