為1%，鋅的摻雜量為1%，鉍的摻雜量為1%， 銅的摻雜量為2%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為60%; 所述改性沸石的制備過程包括:將天然沸石加入濃硝酸溶液中攪拌45min，過濾，干燥； 將上述處理的沸石粉加入雙氧水中攪拌45min，過濾，干燥;然后將經(jīng)上述處理的沸石采用 三段式梯度煅燒，具體煅燒操作為：（a)在450°C下進行煅燒45min; (b)以HTC/min的升溫速 率升溫到750°C，并在該溫度下保溫煅燒45min;(c)以6°C/min的升溫速率升溫到1200°C，并 在該溫度下保溫煅燒45min，煅燒結(jié)束后，自然冷卻至室溫，即得； 制備方法包括，將尿素、硝酸鑭、硝酸鉀、硝酸鋅、硝酸鉍和硝酸銅的無水乙醇溶液加入 反應(yīng)器中，用硝酸調(diào)整pH為2,攪勻;然后攪拌下滴加鈦酸四丁酯的無水乙醇溶液，室溫攪拌 13小時進行水解，得到摻雜的二氧化鈦溶膠;將改性沸石載體浸于摻雜的二氧化鈦溶膠中 50min，然后在120°C烘干11小時得到干凝膠;將所得干凝膠在爐內(nèi)焙燒，以6°C/min的升溫 速率從室溫升至300 °C，保持40min;然后以9 °C /min的升溫速率升溫至600 °C，保持2.5h;再 以9°C/min的升溫速率升溫至850°C，保持2.5h;冷卻至室溫，得到氮、鑭、銅、鋅、銅共摻雜的 納米二氧化鈦光催化劑。
[0024] 實施例3 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料以改性沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的 摻雜量為0.6%，鑭的摻雜量為1.2%，鉀的摻雜量為0.8%，鋅的摻雜量為0.9%，鉍的摻雜量 為0.7%，銅的摻雜量為1.6%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為50%; 所述改性沸石的制備過程包括:將天然沸石加入濃硝酸溶液中攪拌50min，過濾，干燥； 將上述處理的沸石粉加入雙氧水中攪拌50min，過濾，干燥;然后將經(jīng)上述處理的沸石采用 三段式梯度煅燒，具體煅燒操作為：（a)在450°C下進行煅燒50min; (b)以12°C/min的升溫速 率升溫到750°C，并在該溫度下保溫煅燒50min;(c)以8°C/min的升溫速率升溫到1200°C，并 在該溫度下保溫煅燒50min，煅燒結(jié)束后，自然冷卻至室溫，即得； 制備方法包括，將尿素、硝酸鑭、硝酸鉀、硝酸鋅、硝酸鉍和硝酸銅的無水乙醇溶液加入 反應(yīng)器中，用硝酸調(diào)整pH為3,攪勻;然后攪拌下滴加鈦酸四丁酯的無水乙醇溶液，室溫攪拌 15小時進行水解，得到摻雜的二氧化鈦溶膠;將改性沸石載體浸于摻雜的二氧化鈦溶膠中 60min，然后在120°C烘干12小時得到干凝膠;將所得干凝膠在爐內(nèi)焙燒，以8°C/min的升溫 速率從室溫升至300°C，保持50min;然后以12°C/min的升溫速率升溫至600°C，保持3h;再以 12°C/min的升溫速率升溫至850°C，保持3h;冷卻至室溫，得到氮、鑭、銅、鋅、銅共摻雜的納 米二氧化鈦光催化劑。
[0025] 對比例1: 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以天然沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的 摻雜量為0.5%，鑭的摻雜量為1%，鉀的摻雜量為0.5%，鋅的摻雜量為0.5%，鉍的摻雜量為 0.5%，銅的摻雜量為1.5%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為40%;其他同實施例1。 [0026] 對比例2: 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的 摻雜量為〇 . 5%，鑭的摻雜量為1%，鋅的摻雜量為0.5%，鉍的摻雜量為0.5%，銅的摻雜量為 1.5%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為40%;其他同實施例1。
[0027] 對比例3: 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的 摻雜量為〇 . 5%，鑭的摻雜量為1%，鉀的摻雜量為0.5%，鋅的摻雜量為0.5%，銅的摻雜量為 1.5%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為40%;其他同實施例1。
[0028] 對比例4 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的 摻雜量為0.5%，鑭的摻雜量為1%，鉀的摻雜量為0.5%，鋅的摻雜量為0.5%，鉍的摻雜量為 0.5%，銅的摻雜量為1.5%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為40%; 所述改性沸石的制備過程包括:將天然沸石加入濃硝酸溶液中攪拌60min，過濾，干燥； 將上述處理的沸石粉加入雙氧水中攪拌60min，過濾，干燥;然后將經(jīng)上述處理的沸石采用 三段式梯度煅燒，具體煅燒操作為：（a)在450°C下進行煅燒60min;(b)以8°C/min的升溫速 率升溫到750°C，并在該溫度下保溫煅燒60min;(c)以5°C/min的升溫速率升溫到1200°C，并 在該溫度下保溫煅燒60min，煅燒結(jié)束后，自然冷卻至室溫，即得； 制備方法包括:將尿素、硝酸鑭、硝酸鉀、硝酸鋅、硝酸鉍和硝酸銅的無水乙醇溶液加入 反應(yīng)器中，用硝酸調(diào)整pH為1，攪勻;然后攪拌下滴加鈦酸四丁酯的無水乙醇溶液，室溫攪拌 12小時進行水解，得到摻雜的二氧化鈦溶膠;將改性沸石載體浸于摻雜的二氧化鈦溶膠中 60min，然后在120°C烘干10小時得到干凝膠;將所得干凝膠在爐內(nèi)焙燒，從室溫直接升溫至 850°C，保持5.5h;冷卻至室溫，得到氮、鑭、銅、鋅、銅共摻雜的納米二氧化鈦光催化劑。
[0029] 實施例4光催化材料活性評價試驗 稱取0.2g實施例1_3和對比例1_4所制得的多兀素共慘雜納米二氧化欽光催化材 料，加入到初始濃度為SOmg·!^1的亞甲基藍水溶液中，用光源為100W的高壓汞燈照射。 于60min和120min取5~7mL的反應(yīng)液，離心分離取上層清液，用分光光度計測定亞甲基藍 的濃度，計算降解率。
表1的數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明實施例1-3制備的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料對亞 甲基藍的降解率達98%以上;表1的數(shù)據(jù)還表明本發(fā)明采用特定方法改性的沸石為載體能夠 大幅提高亞甲基藍的降解率;摻雜元素中省略了鉀或者鉍后，亞甲基藍的降解效果也會隨 之下降；另外，采用本發(fā)明特定的制備方法也對亞甲基藍的降解率有顯著影響。
【主權(quán)項】
1. 一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，其特征在于，以改性沸石為載體，以 摩爾分數(shù)計，氮的摻雜量為0.5-1%，鑭的摻雜量為1-1.5%，鉀的摻雜量為0.5-1%，鋅的摻 雜量為0.5-1%，鉍的摻雜量為0.5-1%，銅的摻雜量為1.5-2%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì) 量含量為40 -60%。2. 權(quán)利要求1所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩 爾分數(shù)計，氮的摻雜量為0.5%，鑭的摻雜量為1%，鉀的摻雜量為0.5%，鋅的摻雜量為 0.5%，鉍的摻雜量為0.5%，銅的摻雜量為1.5%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為 40% 〇3. 權(quán)利要求1所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩 爾分數(shù)計，氮的摻雜量為1%，鑭的摻雜量為1.5%，鉀的摻雜量為1%，鋅的摻雜量為1%，鉍 的摻雜量為1%，銅的摻雜量為2%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為60%。4. 權(quán)利要求1所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩 爾分數(shù)計，氮的摻雜量為0.6%，鑭的摻雜量為1.2%，鉀的摻雜量為0.8%，鋅的摻雜量為 0.9%，鉍的摻雜量為0.7%，銅的摻雜量為1.6%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為 50% 〇5. 權(quán)利要求1-4所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，所述改性沸石的制備 過程包括:將天然沸石加入濃硝酸溶液中攪拌30-60min，過濾，干燥;將上述處理的沸石粉 加入雙氧水中攪拌30-60min，過濾，干燥;然后將經(jīng)上述處理的沸石采用三段式梯度煅燒， 具體煅燒操作為：（a)在450°C下進行煅燒30-60min;(b)以8-12°C/min的升溫速率升溫到 750°C，并在該溫度下保溫煅燒30-60min; (c)以5-8°C/min的升溫速率升溫到1200°C，并在 該溫度下保溫煅燒30-60min，煅燒結(jié)束后，自然冷卻至室溫，即得。6. 權(quán)利要求1 _4任一項所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料的制備方法，將 氮摻雜前驅(qū)體、鑭摻雜前驅(qū)體、鉀摻雜前驅(qū)體、鋅摻雜前驅(qū)體、鉍的前驅(qū)體和銅摻雜前驅(qū)體 的無水乙醇溶液加入反應(yīng)器中，用硝酸調(diào)整pH為1-3,攪勻;然后攪拌下滴加鈦酸四丁酯的 無水乙醇溶液，室溫攪拌12-15小時進行水解，得到摻雜的二氧化鈦溶膠;將改性沸石載體 浸于摻雜的二氧化鈦溶膠中50-60min，然后在120°C烘干10-12小時得到干凝膠;將所得干 凝膠在爐內(nèi)焙燒，以5_8°C/min的升溫速率從室溫升至300°C，保持20-50min;然后以8-12 °C/min的升溫速率升溫至600°C，保持2-3h;再以8-12°C/min的升溫速率升溫至850°C，保持 2-3h;冷卻至室溫，得到氮、鑭、銅、鋅、銅共摻雜的納米二氧化鈦光催化劑。7. 如權(quán)利要求6所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料的制備方法，其特征在 于，所述氮摻雜前驅(qū)體是尿素，所述鑭摻雜前驅(qū)體是硝酸鑭，所述鉀摻雜前驅(qū)體是硝酸鉀， 所述鋅摻雜前驅(qū)體是硝酸鋅，所述鉍摻雜前驅(qū)體為硝酸鉍，所述銅摻雜前驅(qū)體是硝酸銅。8. 權(quán)利要求1-4任一項所述的多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料的應(yīng)用，其特征 在于，應(yīng)用于光催化去污領(lǐng)域，例如用于有機染料降解，尤其是氯酚、亞甲基藍的降解。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多元素共摻雜納米二氧化鈦光催化材料，以改性沸石為載體，以摩爾分數(shù)計，氮的摻雜量為？0.5-1%，鑭的摻雜量為？1-1.5%，鉀的摻雜量為？0.5-1%，鋅的摻雜量為0.5-1%，鉍的摻雜量為？0.5-1%，銅的摻雜量為？1.5-2%，改性沸石載體占催化劑的質(zhì)量含量為？40-60%。本發(fā)明所得納米二氧化鈦光催化材料具有良好的光催化性能，同時所制備材料為均勻的細顆粒，在液相中容易分離，容易回收利用，對污染物呈現(xiàn)出較好的光降解效果，具有良好的應(yīng)用潛力。
【IPC分類】B01J21/06, C02F1/30, B01J21/16, B01J27/24, C02F101/30
【公開號】CN105664995
【申請?zhí)枴緾N201610128763
【發(fā)明人】韓紅, 司崇殿, 孫玉紅, 劉廣軍, 周晶
【申請人】濟寧學院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月8日