溶液，電爐加熱煮沸，烘箱蒸發(fā)干燥數(shù)小時得到白色無水硝酸鹽；加入蒸餾水和無水乙醇使其完全溶解，加入TEOS并攪拌30min，再放入80°C水浴加熱形成凝膠；將凝膠在104°C烘箱干燥12h，得到干凝膠研磨成粉體，置于馬弗爐950°C煅燒3h，冷卻得到1.0% (mol)Pr3+:Y2S15粉體。
[0045](2)采用溶膠凝膠法制備二氧化鈦溶膠，以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，將其溶于無水乙醇(2V/3)，加入水解抑制劑乙酰丙酮，在強(qiáng)烈攪拌下滴加HN03、H2O以及剩下的無水乙醇(1V/3);其中鈦酸四丁酯、無水乙醇、去離子水、硝酸、乙酰丙酮(AcAc)之間物質(zhì)的量之比為:1:18:2:0.2:0.5 ；
[0046](3)玻璃纖維濾膜預(yù)處理為在馬弗爐500°C焙燒3h，去除表面雜質(zhì)和污漬，在2%?3% HF酸中浸泡2-3min ；，達(dá)到活化其表面；
[0047](4)將步驟⑴制備得到的Pr3+ = Y2S1dP入步驟⑵制備的二氧化鈦溶膠中，超聲震蕩lh，采用浸漬提拉法鍍膜，最后將濕膜在馬弗爐中，以:TC/min升溫速度，在500°C焙燒3h，既得；其產(chǎn)品宏觀照片如圖1所示。
[0048]實施例2
[0049]材料性能表征測試
[0050]1,1% (mol)Pr3+= Y2S15粉體上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能測試(熒光FS測試)
[0051]Pr3+ = Y2S1j^上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能如圖2所示，采用FL3-TCSPC型熒光光譜儀測試，測試條件:激發(fā)波長ex = 488nm，濾光片波長KV = 370nm，狹縫寬度slit = Inm0觀察圖2可知，在激發(fā)波長ex = 488nm下，I % (mol) Pr3+= Y2S1i^v體能夠在波長范圍為290nm?340nm間發(fā)射較強(qiáng)的紫外波段光，可被納米二氧化鈦利用。
[0052]2、X射線衍射分析(XRD)
[0053]X射線衍射分析如圖4所示，采用德國Bruker公司生產(chǎn)的D8ADVANCE型X射線衍射儀(XRD)對試樣進(jìn)行物相分析；測試條件為:石墨單色器，Cu-Ka輻射，輻射波長λ =0.15418nm，管電壓40kV，管電流40mA，掃描速度為8?10° min—1，掃描角度范圍2 Θ =10?80°。觀察圖4可知，在玻璃纖維濾膜上1% (mol)Pr3+:Y2S15粉體950°C下煅燒處理的樣品結(jié)晶為低溫相Xl型Y2S15,對應(yīng)的PDF標(biāo)準(zhǔn)圖庫編號為roF#41-0004 ;純1102膜XRD圖譜，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片為21-1272，所得T12為銳鈦礦型；圖譜中Pr 3+: Y2S15A12光催化復(fù)合薄膜在2 Θ = 25.4°處衍射峰很強(qiáng)，和標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片21-1272出峰一致，說明復(fù)合膜主要成分是銳鈦礦型打02;與硅酸釔(Y 2Si05)的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡41-0004相比，樣品XRD分析圖譜與Y2S15的圖譜中的衍射出峰相同，說明樣品中存在Y 2Si05。通過XRD可以判斷出制備的材料即為Pr3+:Y2Si05/Ti02M合膜。
[0054]3、掃描電鏡形貌分析(SEM)
[0055]掃描電鏡形貌分析如圖3、6所示，采用JEOL JSM6380LV型掃描電鏡對所制得的樣品進(jìn)行SEM形貌表征，加速電壓為30kV。由圖3可以看出所制備的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料Pr3+ = Y2S15樣品發(fā)生了部分團(tuán)聚，并且呈現(xiàn)出蓬松的雪花形狀，樣品的顆粒大小約為2?
5μπι;圖6a為玻璃纖維濾膜電鏡照片，可以看出玻璃纖維濾膜在微觀下屬于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(SEM照片)，一方面使上轉(zhuǎn)換復(fù)合材料附載更充分，另一方面污染溶液也可順利進(jìn)入和穿透濾膜，促進(jìn)了污染物與催化材料的充分接觸；圖6b為以玻璃纖維濾膜為載膜基質(zhì)涂覆的純打02薄膜電鏡照片，由6b圖可以清晰看出T12不僅負(fù)載到玻璃纖維濾膜表面而且進(jìn)入內(nèi)部；6c圖為以玻璃纖維濾膜為載膜基質(zhì)涂覆的復(fù)合薄膜使用前的電鏡照片，可以看到在濾膜的表面和內(nèi)部有很多被二氧化鈦包袱的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料Pr3+ = Y2S15顆粒；6d圖為光催化降解硝基苯四次后的玻璃纖維濾膜為載膜基質(zhì)涂覆的復(fù)合薄膜也說明了以S12S材料的玻璃纖維膜與硅酸釔Y2S15發(fā)生了附著強(qiáng)度和附著率上的強(qiáng)化一一都為氧化硅材質(zhì)，結(jié)合得更好，不容易脫落。
[0056]實施例3
[0057]可見光下降解性能測試
[0058]1,1% (mol)Pr3+:Y2S1# T12最佳質(zhì)量比
[0059]首先配置濃度分別為lmg/L、3mg/L、5mg/L、7mg/L、10mg/L、15mg/L的硝基苯溶液，然后利用紫外分光光度計測其在每個濃度下硝基苯溶液的吸光度，以硝基苯溶液濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0060]取5mg/L的硝基苯溶液600ml為目標(biāo)降解液，在三基色燈光140W強(qiáng)度下，取復(fù)合材料的總質(zhì)量為0.4g，其中1% (mol)Pr3+: Y2S1g T12按照質(zhì)量比分別為2%、3%、4%、5%、6%、8%作為光催化劑，將材料放入待降解液后，打開攪拌裝置，先避光20min，已達(dá)到吸附平衡，然后再打開光源進(jìn)行12小時的降解實驗，降解率隨時間的變化曲線如圖5所示；由圖5可知，隨著I % (moI) Pr3+: Y2S1^ T1 2質(zhì)量比增加，其光催化劑能力加強(qiáng)，當(dāng)質(zhì)量比達(dá)到4%時，光催化性能達(dá)到最強(qiáng)，隨后慢慢減弱。
[0061]2、復(fù)合薄膜及二氧化鈦薄膜對硝基苯的光催化降解
[0062]取5mg/L的硝基苯溶液600ml為目標(biāo)降解液，使用HCl調(diào)節(jié)pH = 3.5，在三基色燈光140W強(qiáng)度下，分別取復(fù)合材料的總質(zhì)量為0.4g(其中1% (mol)Pr3+:￥25丨05與T12按照質(zhì)量比為4% )和相同質(zhì)量的純二氧化鈦膜，將材料放入待降解液后，打開攪拌裝置，先避光20min，已達(dá)到吸附平衡，然后再打開光源進(jìn)行12小時的降解實驗，降解率隨時間的變化曲線如圖7所示。由圖7可知，復(fù)合材料薄膜在12小時的降解率達(dá)到87%，而純二氧化鈦膜在12h的降解率為54.23%，遠(yuǎn)低于復(fù)合材料薄膜的降解率。
[0063]3、重復(fù)使用復(fù)合薄膜及純二氧化鈦薄膜對降解率的影響
[0064]對實施例3中2中12小時降解結(jié)束時回收復(fù)合薄膜，將回收的復(fù)合薄膜使用馬弗爐500°C焙燒2h，以去除表面污染物質(zhì)和殘留物。然后重復(fù)進(jìn)行施例3中2的試驗，重復(fù)使用4次，復(fù)合薄膜的使用前3次重復(fù)稱量的質(zhì)量為0.442g、0.442g、0.443g，重復(fù)使用降解3次后質(zhì)量變?yōu)?.434g、0.435g、0.435g。使用前后質(zhì)量沒有明顯變化，說明制備的復(fù)合薄膜具有較好的重復(fù)使用性；得到硝基苯的降解率如圖8所示，可知復(fù)合薄膜對硝基苯重復(fù)降解的效果明顯高于純二氧化鈦薄膜。
【主權(quán)項】
1.一種基于玻璃纖維濾膜載體的Pr 3+:Y2Si05/Ti02*催化復(fù)合薄膜，其特征在于，所述的復(fù)合薄膜以玻璃纖維濾膜為載體，所述載體上均勻負(fù)載納米T12粒子和Pr 3+:Y2Si05S子，其中，納米T12粒子和Pr 3+= Y2S15粒子的質(zhì)量比25:1 ；Pr在Pr 3+= Y2S15中摩爾含量為2.如權(quán)利要求1所述的基于玻璃纖維濾膜載體的Pr3+:Y2Si05/Ti02光催化復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)采用溶膠-凝膠法制備Pr3+= Y2S15粒子； (2)采用溶膠凝膠法制備二氧化鈦溶膠； (3)將玻璃纖維濾膜在400-500°C下焙燒2-3h ;然后在2wt %?3wt % HF中浸泡2_3min ； (4)將步驟⑴中的Pr3+= Y2S15S子加入到步驟⑵中的二氧化鈦溶膠中，超聲震蕩使之均勻分散，采用浸漬提拉法鍍膜；最后將濕膜以不高于3°C /min的升溫速度，在450-550°C焙燒2-4h后制得所述復(fù)合薄膜。3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，二氧化鈦溶膠的制備步驟如下:以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，將其溶于總無水乙醇體積2V/3的無水乙醇中，加入水解抑制劑乙酰丙酮，在強(qiáng)烈攪拌下滴加硝酸、水以及剩下1V/3的無水乙醇；其中，鈦酸四丁酯、無水乙醇、水、硝酸、乙酰丙酮的物質(zhì)的量之比為:1:18:2:0.2:0.5。4.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合薄膜在降解水中有機(jī)物的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于玻璃纖維濾膜載體的Pr3+:Y2SiO5/TiO2光催化復(fù)合薄膜、制備方法及其應(yīng)用，所述復(fù)合薄膜是將1％(mol)Pr3+:Y2SiO5/納米TiO2附載在玻璃纖維膜表面，利用玻璃纖維與Pr3+:Y2SiO5發(fā)生的協(xié)同作用，提高了材料的光催化性能。本發(fā)明制備的復(fù)合薄膜具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠有效利用Pr3+:Y2SiO5與納米TiO2光催化劑各自優(yōu)點，能夠可見光下進(jìn)行光催化降解，節(jié)省能源。
【IPC分類】C02F1/30, B01J23/10
【公開號】CN104923210
【申請?zhí)枴緾N201510262509
【發(fā)明人】楊毅, 夏光志, 徐萌川, 劉穎, 顏學(xué)武
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月21日