一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)TiO₂粉末的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于催化劑的制備領(lǐng)域，具體涉及一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)TiO2粉末的制備方法，在光致反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行制備，其包括以下步驟：（1）在光沉積反應(yīng)器中加入去離子水和甲醇，再加入貴金屬溶液和TiO2固體粉末后，連接反應(yīng)體系；（2）通過真空泵將整個反應(yīng)體系氣體抽除，然后充入高純氬氣；此操作重復(fù)三次；（3）開啟磁力攪拌器，使反應(yīng)液吸、脫附30 min后，再開啟氣體循環(huán)泵和125W高壓汞燈，光照10分鐘后，關(guān)閉光源、循環(huán)冷卻水和磁力攪拌器，拆下反應(yīng)器。本發(fā)明的操作方法簡單，反應(yīng)時間短；所制得的催化劑中，負(fù)載的貴金屬價態(tài)均一，且均勻的分布在TiO2表面，催化性能優(yōu)異。
【專利說明】
一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)T i 02粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于催化劑的制備領(lǐng)域，具體涉及一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]常規(guī)的催化劑制備方法包括浸漬法、沉淀法、水熱法、機(jī)械混合法等等，這些方法中，水熱法操作復(fù)雜且產(chǎn)率較低，機(jī)械混合法雖然操作簡單，但是只適用于少數(shù)種類催化劑的合成。所以本領(lǐng)域技術(shù)人員一般采用操作較為簡單的浸漬法和沉淀法來合成催化劑。但是這兩種方法，依然存在許多不足，例如在煅燒、還原階段中易發(fā)生熱燒結(jié)，致使活性組分在載休表面上的分散度受到限制，而且需要耗用超過化學(xué)計量數(shù)幾十倍乃至上千倍的還原性氣體。為解決上述不足，1978年科學(xué)工作者們將攝影工業(yè)中的光沉積技術(shù)引入到催化劑制備領(lǐng)域。
[0003]光沉積法制備的負(fù)載金屬型催化劑，具有優(yōu)異的光催化活性，分散度高，落位有效，條件溫和，壽命長等優(yōu)點。近幾十年來，這類催化劑在光(電)催化合成化學(xué)中得到廣泛的重視和應(yīng)用，以光催化途徑代替熱化學(xué)過程可以獲得特有的效果。所載的金屬組分可能產(chǎn)生:(1)光生載流子電荷分離的增強(qiáng)效應(yīng)；(2)氧化還原反應(yīng)的催化效應(yīng)；(3)半導(dǎo)體光譜響應(yīng)的敏化效應(yīng)。
[0004]盡管與常規(guī)合成方法相比，光沉積法制備金屬負(fù)載型催化劑有諸多優(yōu)點，但其仍然存在著一些不足。例如制備過程易受光照時間，反應(yīng)氣氛，溶劑等因素的影響，致使重現(xiàn)性較差(負(fù)載的金屬含量不一致)。為此，我們通過改進(jìn)光源強(qiáng)度、調(diào)整溶劑種類和比例等， 設(shè)計了一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末光沉積制備方法，大大縮短了反應(yīng)時間，操作簡單，負(fù)載率高，適宜廣泛推廣使用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末的制備方法。該制備方法大大縮短了反應(yīng)時間，操作簡單;所制得的催化劑負(fù)載率高，負(fù)載的貴金屬價態(tài)均一，且均勻地分布在Ti02表面，催化效果優(yōu)異。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案:一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末的制備方法，在光致反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行制備，具體步驟為:(1)在光沉積反應(yīng)器-1中加入去離子水和甲醇，再加入貴金屬溶液和Ti02固體粉末后， 連接反應(yīng)體系；(2)通過真空栗-21將整個反應(yīng)體系氣體抽除，然后充入高純氬氣;此操作重復(fù)三次；(3)開啟磁力攪拌器，使反應(yīng)液吸、脫附30 min后，再開啟氣體循環(huán)栗-3和125W高壓汞燈-12,光照10分鐘后，關(guān)閉光源、循環(huán)冷卻水和磁力攪拌器，拆下反應(yīng)器；(4)將反應(yīng)液倒入離心杯中，離心后的沉淀物即為貴金屬負(fù)載型的Ti02催化劑粗品；用去離子水離心洗滌粗品，直至洗液的離子濃度<10 ppb;(5)將步驟(4)洗滌干凈的催化劑置于烘箱中烘干后得超細(xì)粉末，即為均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末。
[0007]所述的光致反應(yīng)系統(tǒng)與申請?zhí)枮?201520478033.7，名稱為:一種用于光致反應(yīng)的測試系統(tǒng)的實用新型專利相同。
[0008]步驟(1)中甲醇和水的體積比為1:1。
[0009]步驟(1)中貴金屬占Ti02的質(zhì)量百分比為:0.1 %?2 %。
[0010]步驟(3)中進(jìn)行光照反應(yīng)時，通過循環(huán)冷卻水夾套控制反應(yīng)液溫度始終保持在9-11 r。
[0011]步驟(3)所述的125 W高壓汞燈為內(nèi)插式光源。
[0012]步驟(5)所述的烘干為:在60?80 °C烘干10?12 h。[〇〇13] 一種如上所述的制備方法制得的均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末。[〇〇14]本發(fā)明的有益效果在于:(1)本發(fā)明采用125 W高壓汞燈，能夠提供高效的波長為365 nm的紫外光，以達(dá)到迅速負(fù)載貴金屬的效果；該汞燈為內(nèi)插式光源，配合磁力攪拌器的使用，使得反應(yīng)體系混合均勻，適宜達(dá)到均勻負(fù)載的效果；(2)本發(fā)明以50 %體積含量的甲醇水溶液為溶劑，分散度極好，且大大加速了消耗光生空穴，縮短了反應(yīng)時間；(3)經(jīng)過三次排除體系內(nèi)氣體再充入高純氬氣的過程，可將反應(yīng)玻璃體系和反應(yīng)液中的空氣除盡，使得負(fù)載的貴金屬以均一價態(tài)存在；(4)整個操作方法簡單，反應(yīng)時間短;催化劑負(fù)載的貴金屬價態(tài)均一，且均勻的分布在 Ti02表面，催化效果優(yōu)異。
[0015]說明書附圖圖1為光致反應(yīng)系統(tǒng)；1-反應(yīng)器、2-玻璃管路、3-氣體循環(huán)栗、4-六通閥進(jìn)樣器、5-壓力表、6-儲氣瓶、7-左支管、8-右支管、9-冷凝管、10-出氣管、11-石英試管、12-高壓汞燈、13-第一玻璃二通閥、14-第一排氣管、15-第二玻璃二通閥、16-玻璃冷阱、17-支管、18-第二排氣管、19-第三玻璃二通閥、20-玻璃三通閥、21-真空栗、22-第四玻璃二通閥、23-第五玻璃二通閥、24-第六玻璃二通閥、25-取樣管、26-移液器、27-冷卻夾層、28-進(jìn)氣支管、29-氣相色譜儀；圖2為Pt/Ti02( KPt)=l %)超細(xì)粉末透射電鏡TEM圖?！揪唧w實施方式】
[0016]為進(jìn)一步公開而不是限制本發(fā)明，以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 [0〇17] 實施例1一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末的制備方法，在光致反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行制備，具體步驟為:(1)在光沉積反應(yīng)器中加入80 ml去離子水和80 ml甲醇，再加入1.33 ml含Pt 7.5 mg/ml的氯鉬酸溶液和1 g Ti〇2固體粉末后，連接反應(yīng)體系；(2)通過真空栗將整個反應(yīng)體系氣體抽除，然后充入高純氬氣;此操作重復(fù)三次；(3)開啟磁力攪拌器，使反應(yīng)液吸、脫附30 min后，再開啟氣體循環(huán)栗和125W高壓汞燈， 光照10分鐘后，關(guān)閉光源、循環(huán)冷卻水和磁力攪拌器，拆下反應(yīng)器；(4)將反應(yīng)液倒入離心杯中，離心后的沉淀物即為貴金屬負(fù)載型的Ti02催化劑粗品；用去離子水離心洗滌粗品，直至洗液的離子濃度<10 ppb;(5)將步驟(4)洗滌干凈的催化劑置于烘箱中烘干后得超細(xì)粉末，即為均勻負(fù)載Pt的超細(xì)Ti〇2粉末(Pt/Ti02(忒Pt)=l %))。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1.一種均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末的制備方法，其特征在于:在光致反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn) 行制備，具體步驟為:(1)在光沉積反應(yīng)器中加入去離子水和甲醇，再加入貴金屬溶液和Ti02固體粉末后，連 接反應(yīng)體系；(2)通過真空栗將整個反應(yīng)體系氣體抽除，然后充入高純氬氣;此操作重復(fù)三次；(3)開啟磁力攪拌器，使反應(yīng)液吸、脫附30 min后，再開啟氣體循環(huán)栗和125W高壓汞燈， 光照10分鐘后，關(guān)閉光源、循環(huán)冷卻水和磁力攪拌器，拆下反應(yīng)器；(4)將反應(yīng)液倒入離心杯中，離心后的沉淀物即為貴金屬負(fù)載型的Ti02催化劑粗品；用 去離子水離心洗滌粗品，直至洗液的離子濃度<10 ppb;(5)將步驟(4)洗滌干凈的催化劑置于烘箱中烘干后得超細(xì)粉末，即為均勻負(fù)載貴金屬 的超細(xì)Ti02粉末。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勾負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti〇2粉末的制備方法，其特征在于:步 驟(1)中甲醇和水的體積比為1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勾負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti〇2粉末的制備方法，其特征在于:步 驟(1)中貴金屬占Ti02的質(zhì)量百分比為:0.1 %?2 %。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勾負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti〇2粉末的制備方法，其特征在于:步 驟(3)中進(jìn)行光照反應(yīng)時，通過循環(huán)冷卻水夾套控制反應(yīng)液溫度始終保持在9-11 °C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勾負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti〇2粉末的制備方法，其特征在于:步 驟(3)所述的125W高壓汞燈為內(nèi)插式光源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勾負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti〇2粉末的制備方法，其特征在于:步 驟(5)所述的烘干為:在60?80 °C烘干10?12h。7.—種如權(quán)利要求1-6任一項所述的制備方法制得的均勻負(fù)載貴金屬的超細(xì)Ti02粉末。
【文檔編號】B01J23/42GK105944716SQ201610351308
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】李福穎, 牛玉, 王仁章
【申請人】三明學(xué)院