专利名称：铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的制备方法，属于光触媒制备技术 领域。
背景技术：
光触媒英文名称为fhotocatalyst，是光“Photo” +触媒“catalyst”的合成词。 利用光触媒技术可以将光能转化为化学能，将大气、甚至是水环境中的甲醛、乙醛、氨等有 机小分子进行分解，分解成为无毒无味的二氧化碳和水，成为环境治理的一把利器。从本质 上说，光触媒就是具有光催化能力的半导体材料，当受到大于等于其禁带宽度的光的照射 时，便会激发生成电子e-和空穴H+，这些电子和空穴就是光催化反应的活性物质，尤其是 空穴，具有非常强的氧化能力，不但可以氧化甲醛、苯类、氨类等污染物质，还可以氧化并杀 灭细菌，并分解降解其尸体。所有光触媒中，二氧化钛为由于催化活性高，安全无毒、化学性 质稳定、环境友好，成本低廉，矿化率高，无二次污染等优点成为环境治污领域最具开发前 途的环保型光催化材料。尽管如此，纳米TiO2在光催化应用中还是不可避免的存在一定的问题，例如光致 电子和空穴对的转移速度慢，复合率高，导致光催化量子效率低；只能用紫外光活化，太阳 光利用率低；粉末状TiO2在使用过程中分离、回收困难等。针对以上问题，研究者们在如何提高纳米TiO2光催化性能的问题上做了大量工 作。如采用贵金属沉积，离子掺杂，添加适当有机染料敏化剂等。近年来，复合半导体材料 作为光触媒的研究取得了巨大进展。鉴于这些研究，铪酸钇基二氧化钛复合光触媒，作为稀 土基的半导体复合材料，对于提高光触媒光催化活性具有重大意义。铪酸钇W2Hf2O7)在常温下呈缺陷态萤石结构(空间群Fm;3nK225))，属于立方晶 系。研究表明其具有良好的电子传输能力、光学性质和机械性能，其较大的比表面积使其在 增强TiA光催化性能方面具有巨大潜力。因此，利用Y2Hf2O7与TiA独特性质，将两者的成 功结合起来，用于光催化及其他性能研究，这对于拓展其应用具有深远意义。本发明首次采用电子束辐照法制备铪酸钇基二氧化钛复合光触媒，具有制备工艺 简单，条件温和，原料价廉易得，不使用有机溶剂，对环境友好等优点。通过此方法制备的复 合光触媒中二氧化钛生长均勻，结晶良好。另外，经过光催化实验，证明所得到的材料具有 良好的光催化性能。目前还没有铪酸钇基二氧化钛复合光触媒作为光催化剂的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的方法。本发明利用现有已知技术先制备铪酸钇粉体，然后制备铪酸钇基二氧化钛复合光 触媒。a.制备铪酸钇粉体
以氯化铪(HfCl4)与硝酸钇(Y(NO3)3)为原料，乙二胺四乙酸(EDTA)作为燃剂，采 用燃烧法制备粒径为50nm左右的纯相铪酸钇粉体。将粉体在1200°C下煅烧池后球磨1 得到铪酸钇粉体。b.铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的制备(1)称取一定量的四氯化钛(TiCl4)或四氟化钛(TiF4)溶解于去离子水中，然后 加入一定量的铪酸钇粉末，超声分散1小时，使其充分混合均勻；得到悬浮液；铪酸钇和四 氯化钛或四氟化钛的质量比为1 8-40 ；(2)将上述悬浮液放置于电子束发生装置中，使其经受一定剂量的电子束辐照，辐 照剂量为70-280KGy ；(3)将辐照后的悬浮液转移至容器中，并用封口膜封口后放入60°C烘箱中，反应 20小时，得到的产物分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤几次；(4)然后将产物在60°C下真空干燥8小时，最终得到铪酸钇基二氧化钛复合光触媒。本发明的特点是利用电子束辐照，使得铪酸钇能得到更多的表面缺陷，从而有利 于二氧化钛晶粒的生长，并且晶粒均勻密集，实现二氧化钛对铪酸钇的良好包覆，使得该复 合物具有良好的光催化性能。本发明与现有技术相比，具有以下显著优点本发明工艺简单，条件温和，成本低廉；工艺过程中未涉及到有机溶剂，对环境友 好；制得的复合物中二氧化钛结晶良好，光催化性能良好，可用于大气及水体污染物的治理。
具体实施例方式通过以下的实施例将进一步理解本发明，但不能限定本发明的内容。实施例a.制备铪酸钇粉体将原料氯化铪(HfCl4)和硝酸钇(Y(NO3)3)按照化学计量比称取适量。先将氯化 铪配制成溶液，滴加氨水得到氢氧化铪(Hf (OH)4)白色沉淀。将白色沉淀抽滤洗涤后溶于 硝酸溶液得到硝酸铪溶液。然后将称量好的硝酸钇和一定量的燃剂(乙二胺四乙酸，EDTA) 加入到硝酸铪溶液中，在磁力搅拌器上加热搅拌，形成澄清的混合溶液。将混合溶液转入石 英坩埚中并置于电炉上加热，发生燃烧反应得到前驱粉体，最后得到的前驱粉体在马弗炉 中1200°C下煅烧池，得到铪酸钇粉体。b.铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的制备(1)称取一定量的四氯化钛(TiCl4)或四氟化钛(TiF4)溶解于去离子水中，然后 加入一定量的铪酸钇粉末，超声分散1小时，使其充分混合均勻；得到悬浮液；铪酸钇和四 氯化钛或四氟化钛的质量比为1 8-40 ；(2)将上述悬浮液放置于电子束发生装置中，使其经受一定剂量的电子束辐照，辐 照剂量为70-280KGy ；(3)将辐照后的悬浮液转移至容器中，并用封口膜封口后放入60°C烘箱中，反应 20小时，得到的产物分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤几次；
(4)然后将产物在60°C下真空干燥8小时，最终得到铪酸钇基二氧化钛复合光触媒。
权利要求
1.铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)称取一定量的四氯化钛(TiCl4)或四氟化钛(TiF4)溶解于去离子水中，然后加入 一定量的铪酸钇粉末，超声分散1小时，使其充分混合均勻；得到悬浮液；铪酸钇和四氯化 钛或四氟化钛的质量比为1 8-40 ；(2)将上述悬浮液放置于电子束发生装置中，使其经受一定剂量的电子束辐照，辐照剂 量为 70-280KGy ；(3)将辐照后的悬浮液转移至容器中，并用封口膜封口后放入60°C烘箱中，反应20小 时，得到的产物分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤几次；(4)然后将产物在60°C下真空干燥8小时，最终得到铪酸钇基二氧化钛复合光触媒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，铪酸钇粉末由燃烧法合成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，温度不小于60°C，反应时间 不小于20小时。
4.根据权利要求1 3任一项所述方法制备的铪酸钇基二氧化钛复合光触媒。
全文摘要
本发明公开了一种制备铪酸钇基二氧化钛复合光触媒的方法，属于光触媒制备技术领域。制备方法包括如下步骤(1)首先采用现有已知方法制备铪酸钇粉末；(2)在四氯化钛或四氟化钛溶液中加入所述铪酸钇粉末，用超声波将体系分散成悬浮液；(3)将该悬浮液置于电子束发生装置中，给予一定剂量的电子束辐照，辐照剂量为70-280KGy；(4)将悬浮液密封后放于烘箱，60℃反应20小时；(5)洗涤、干燥，最终获得铪酸钇基二氧化钛复合光触媒。本发明方法所制得的铪酸钇基二氧化钛复合光触媒，通过检测证明具有较高光催化活性。通过透射电子显微镜(TEM)检测，可以看出纳米态二氧化钛结晶密集均匀负载于铪酸钇基体上。
文档编号B01D53/86GK102139207SQ201110001309
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者吕伟丽, 欧松 申请人:上海奇葩环境科技有限公司