的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光催化劑領(lǐng)域，更具體地說是一種可見光催化活性納米 ITO3 - jh?2的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水源、城市河流和江河等水域都出現(xiàn)了不同程度有機(jī)物的污染，個(gè) 別地區(qū)還有不斷加重的趨勢(shì)。這些有機(jī)污染物主要來自于染料廢水、生活污水、造紙廢水和 人工合成的農(nóng)藥、洗滌劑等工業(yè)廢水，其中染料廢水因其水量大，有機(jī)污染物濃度高和色度 深，一直是難處理的工業(yè)廢水之一。目前處理有機(jī)污染物的最主要方法是生物降解法和物 理化學(xué)處理法，生物處理法存在著反應(yīng)時(shí)間長，有機(jī)污染物降解效率不高的缺點(diǎn)，物理化學(xué) 處理法存在著運(yùn)行費(fèi)用高、污泥量過大、以及可能存在二次污染的缺點(diǎn)。而光催化氧化技術(shù) 具有能耗低、材料消耗少、可在常溫常壓下降解，且有機(jī)污染物降解徹底的優(yōu)點(diǎn)，因此在有 機(jī)污染物的處理中具有很好的應(yīng)用前景。
[0003] 納米1?2是目前研宄得最多的光催化劑，這是因?yàn)榧{米1?2具有無毒、光催化活 性高，有機(jī)污染物降解徹底的優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，納米粒子在實(shí)際應(yīng)用方面卻受到一些 因素的限制，其中一種因素是只能吸收紫外光，而紫外光僅占太陽光譜的4%，還有一 種制約因素是光誘導(dǎo)1? 3產(chǎn)生的載流子很容易發(fā)生復(fù)合，從而降低ISO3的光催化活性。為 了提高?Κ?2可見光催化活性以及抑制光生載流子的復(fù)合，人們做了大量的工作，如金屬離 子或非金屬離子的摻雜等，將?Κ? 2與其它半導(dǎo)體如》1?偶聯(lián)也是一種能有效抑制IiO2光 生載流子的方法。但是光催化降解的效率與多種因素有關(guān)，除了與光生載流子的分離有 關(guān)外，還與納米粒子的尺寸、形貌、表面積大小、表面羥基數(shù)目等因素有關(guān)。目前所制備的 聯(lián)半導(dǎo)體納米粒子大多采用高溫煅燒技術(shù)，而高溫煅燒不可避免地引起納米 粒子的團(tuán)聚、表面羥基的損失，使得偶聯(lián)半導(dǎo)體納米粒子的光催化活性受到影 響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種可見光催化活性納米》O3-JiO 2 的制備方法，旨在解決只能吸收紫外光和光生載流子容易復(fù)合的缺點(diǎn)，提高納米粒子 的吸附性能和克服因高溫處理表面羥基損失的不足。
[0005] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種可見光催化活性納米胃s - 的制備方法，其步驟如下： Α、將鈦的前驅(qū)體加入到醇中，配成0. 05~0. 07mol/L的醇溶液； B、 在連接恒溫水浴的反應(yīng)器中加入鎢酸鹽和水，配成0.0 l~0. 03mol/L的鎢酸鹽溶 液； C、 將A步驟中制得的醇溶液滴加到B步驟得到的鎢酸鹽溶液中，滴加完畢后在60~ 80°C條件下攪拌3~5小時(shí)； D、 將0. 04~0. 08mol/L的酸溶液加入到在C步驟中制得的溶液中，使溶液的PH值為 1~1. 5,采用超聲發(fā)生器對(duì)調(diào)節(jié)好pH值的溶液超聲10~30分鐘； E、 將D步驟中經(jīng)過超聲后的溶液靜置20~30小時(shí)，然后分離沉淀，將分理出的沉淀物 在50~70°C條件下真空干燥； F、 將E步驟中經(jīng)過真空干燥的沉淀物在200~250°C下煅燒1. 5~3. 5小時(shí)，制得成 品。
[0006] 所述A步驟中鈦的前驅(qū)體為四氯化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、鈦酸丁酯或鈦酸異丙 酯。
[0007] 所述A步驟中的醇為乙醇或異丙醇。
[0008] 所述D步驟中的酸溶液為鹽酸、硫酸、醋酸或硝酸。
[0009] 整個(gè)反應(yīng)過程中攪拌的速度為50~2000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在： 1、將商業(yè)1?!??半導(dǎo)體納米粒子與本發(fā)明制備的ISO2耦合半導(dǎo)體納米粒子 比較，通過吸收光譜計(jì)算發(fā)現(xiàn)其帶隙能從3. HeV降低到2. 89eV。
[0011] 2、當(dāng)兩種半導(dǎo)體偶聯(lián)時(shí)，由于11??的導(dǎo)帶低于IiO2的導(dǎo)帶，從而有利于IiO 2電子 轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶上，空隙集中留在HO2的價(jià)帶上，從而抑制光生電荷的分離，也使得偶聯(lián) 半導(dǎo)體的帶隙能減小。由于光生載流子的分離得到抑制，使得光催化效率得到提高，由于半 導(dǎo)體帶隙能的降低，可使半導(dǎo)體的吸收邊緣轉(zhuǎn)移至可見光區(qū)域。
[0012] 3、此外從XRD圖譜發(fā)現(xiàn)本法所制備的偶聯(lián)半導(dǎo)體大部分納米粒子呈無定形形貌， 無定形疏松的表面和巨大的比表面積非常有利于對(duì)污染物和光子的吸附。
[0013] 4、因?yàn)椴捎玫蜏兀?00~250°C)煅燒，所制備的偶聯(lián)半導(dǎo)體表面含有 大量的羥基。而羥基的存在有利于光催化過程中產(chǎn)生羥基自由基，而羥基自由基的量對(duì)于 有機(jī)污染物的氧化降解起著關(guān)鍵性的作用。
[0014] 5、在制備中采用了超聲技術(shù)，而超聲技術(shù)會(huì)加快鈦前驅(qū)體的水解速度，縮短制備 材料的時(shí)間，同時(shí)還可以降低粒子的尺寸，增大納米粒子的表面積，從而增大對(duì)污染物的吸 附能力，提高光催化降解有機(jī)污染物的能力。此外，超聲過程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓作用有 利于兩種半導(dǎo)體納米粒子復(fù)合物的形成。
[0015] 6、本發(fā)明所制備的ISO3復(fù)合半導(dǎo)體納米粒子具有可見光催化活性高的特 點(diǎn)，以難降解的染料亞甲基藍(lán)、孔雀石綠和羅丹明B為目標(biāo)有機(jī)污染物，在本發(fā)明所制備的 -W2復(fù)合半導(dǎo)體納米粒子存在下，采用可見光照射后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用300W鹵鎢燈(過濾 420nm波長以下的光)照射6小時(shí)后，8mg/L亞甲基藍(lán)的脫色率可達(dá)76%。用500W鹵鎢燈(過 濾420nm波長以下的光）照射4小時(shí)后，9. 6mg/L孔雀石綠的脫色率可達(dá)96% ;用500W齒鶴 燈(過濾420nm波長以下的光）照射7小時(shí)后，8. 2mg/L羅丹明B的脫色率可達(dá)65%。
【附圖說明】
[0016] 圖1為1?2和》^的能帶圖，光生電子和孔隙的電荷分離細(xì)節(jié)； 圖2為本發(fā)明制備的》O3-ISO2偶聯(lián)半導(dǎo)體與商業(yè)半導(dǎo)體的吸收光譜； -偶聯(lián)半導(dǎo)體；............商業(yè)半導(dǎo)體； 圖3為0. 2g/L M?3-IiO2存在下，8胃/￡亞甲基藍(lán)在可見光（300W鹵鎢燈，JI >420nm)照射下，吸光度隨時(shí)間的變化； 圖4為0.2g/L M?3-1?2存在下，8 ι??/￡亞甲基藍(lán)在可見光（300W鹵鎢燈，? >420nm)照射下，濃度隨時(shí)間的變化； IT<?3-反應(yīng)；光照； 圖5為2g/l.胃3-TiO2存在下，9. 6噸/￡孔雀石綠在可見光（500W鹵鶴燈，Jl >420nm)照射下，濃度隨時(shí)間的變化； 觀?3-IK?2暗反應(yīng)；#PO3-BO3光照； 圖6為2g/L買?3 -ISO2存在下，8. 2噸/￡羅丹明B在可見光（500W鹵鎢燈，2 >420nm) 照射下，濃度隨時(shí)間的變化； ITO3 - THi2 暗反應(yīng)；# ITO3 - Ti