的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光催化剂领域，更具体地说是一种可见光催化活性纳米 ITO3 - jh?2的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济发展，水源、城市河流和江河等水域都出现了不同程度有机物的污染，个 别地区还有不断加重的趋势。这些有机污染物主要来自于染料废水、生活污水、造纸废水和 人工合成的农药、洗涤剂等工业废水，其中染料废水因其水量大，有机污染物浓度高和色度 深，一直是难处理的工业废水之一。目前处理有机污染物的最主要方法是生物降解法和物 理化学处理法，生物处理法存在着反应时间长，有机污染物降解效率不高的缺点，物理化学 处理法存在着运行费用高、污泥量过大、以及可能存在二次污染的缺点。而光催化氧化技术 具有能耗低、材料消耗少、可在常温常压下降解，且有机污染物降解彻底的优点，因此在有 机污染物的处理中具有很好的应用前景。
[0003] 纳米1?2是目前研宄得最多的光催化剂，这是因为纳米1?2具有无毒、光催化活 性高，有机污染物降解彻底的优点。尽管如此，纳米粒子在实际应用方面却受到一些 因素的限制，其中一种因素是只能吸收紫外光，而紫外光仅占太阳光谱的4%，还有一 种制约因素是光诱导1? 3产生的载流子很容易发生复合，从而降低ISO3的光催化活性。为 了提高?Κ?2可见光催化活性以及抑制光生载流子的复合，人们做了大量的工作，如金属离 子或非金属离子的掺杂等，将?Κ? 2与其它半导体如》1?偶联也是一种能有效抑制IiO2光 生载流子的方法。但是光催化降解的效率与多种因素有关，除了与光生载流子的分离有 关外，还与纳米粒子的尺寸、形貌、表面积大小、表面羟基数目等因素有关。目前所制备的 联半导体纳米粒子大多采用高温煅烧技术，而高温煅烧不可避免地引起纳米 粒子的团聚、表面羟基的损失，使得偶联半导体纳米粒子的光催化活性受到影 响。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种可见光催化活性纳米》O3-JiO 2 的制备方法，旨在解决只能吸收紫外光和光生载流子容易复合的缺点，提高纳米粒子 的吸附性能和克服因高温处理表面羟基损失的不足。
[0005] 为解决上述现有技术中的不足，本发明是通过下述技术方案实现的： 一种可见光催化活性纳米胃s - 的制备方法，其步骤如下： Α、将钛的前驱体加入到醇中，配成0. 05~0. 07mol/L的醇溶液； B、 在连接恒温水浴的反应器中加入钨酸盐和水，配成0.0 l~0. 03mol/L的钨酸盐溶 液； C、 将A步骤中制得的醇溶液滴加到B步骤得到的钨酸盐溶液中，滴加完毕后在60~ 80°C条件下搅拌3~5小时； D、 将0. 04~0. 08mol/L的酸溶液加入到在C步骤中制得的溶液中，使溶液的PH值为 1~1. 5,采用超声发生器对调节好pH值的溶液超声10~30分钟； E、 将D步骤中经过超声后的溶液静置20~30小时，然后分离沉淀，将分理出的沉淀物 在50~70°C条件下真空干燥； F、 将E步骤中经过真空干燥的沉淀物在200~250°C下煅烧1. 5~3. 5小时，制得成 品。
[0006] 所述A步骤中钛的前驱体为四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、钛酸丁酯或钛酸异丙 酯。
[0007] 所述A步骤中的醇为乙醇或异丙醇。
[0008] 所述D步骤中的酸溶液为盐酸、硫酸、醋酸或硝酸。
[0009] 整个反应过程中搅拌的速度为50~2000转/分钟。
[0010] 与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在： 1、将商业1?!??半导体纳米粒子与本发明制备的ISO2耦合半导体纳米粒子 比较，通过吸收光谱计算发现其带隙能从3. HeV降低到2. 89eV。
[0011] 2、当两种半导体偶联时，由于11??的导带低于IiO2的导带，从而有利于IiO 2电子 转移到导带上，空隙集中留在HO2的价带上，从而抑制光生电荷的分离，也使得偶联 半导体的带隙能减小。由于光生载流子的分离得到抑制，使得光催化效率得到提高，由于半 导体带隙能的降低，可使半导体的吸收边缘转移至可见光区域。
[0012] 3、此外从XRD图谱发现本法所制备的偶联半导体大部分纳米粒子呈无定形形貌， 无定形疏松的表面和巨大的比表面积非常有利于对污染物和光子的吸附。
[0013] 4、因为采用低温（200~250°C)煅烧，所制备的偶联半导体表面含有 大量的羟基。而羟基的存在有利于光催化过程中产生羟基自由基，而羟基自由基的量对于 有机污染物的氧化降解起着关键性的作用。
[0014] 5、在制备中采用了超声技术，而超声技术会加快钛前驱体的水解速度，缩短制备 材料的时间，同时还可以降低粒子的尺寸，增大纳米粒子的表面积，从而增大对污染物的吸 附能力，提高光催化降解有机污染物的能力。此外，超声过程中产生的瞬时高温高压作用有 利于两种半导体纳米粒子复合物的形成。
[0015] 6、本发明所制备的ISO3复合半导体纳米粒子具有可见光催化活性高的特 点，以难降解的染料亚甲基蓝、孔雀石绿和罗丹明B为目标有机污染物，在本发明所制备的 -W2复合半导体纳米粒子存在下，采用可见光照射后发现，当用300W卤钨灯(过滤 420nm波长以下的光)照射6小时后，8mg/L亚甲基蓝的脱色率可达76%。用500W卤钨灯(过 滤420nm波长以下的光）照射4小时后，9. 6mg/L孔雀石绿的脱色率可达96% ;用500W齒鹤 灯(过滤420nm波长以下的光）照射7小时后，8. 2mg/L罗丹明B的脱色率可达65%。
【附图说明】
[0016] 图1为1?2和》^的能带图，光生电子和孔隙的电荷分离细节； 图2为本发明制备的》O3-ISO2偶联半导体与商业半导体的吸收光谱； -偶联半导体；............商业半导体； 图3为0. 2g/L M?3-IiO2存在下，8胃/￡亚甲基蓝在可见光（300W卤钨灯，JI >420nm)照射下，吸光度随时间的变化； 图4为0.2g/L M?3-1?2存在下，8 ι??/￡亚甲基蓝在可见光（300W卤钨灯，? >420nm)照射下，浓度随时间的变化； IT<?3-反应；光照； 图5为2g/l.胃3-TiO2存在下，9. 6吨/￡孔雀石绿在可见光（500W卤鹤灯，Jl >420nm)照射下，浓度随时间的变化； 觀?3-IK?2暗反应；#PO3-BO3光照； 图6为2g/L買?3 -ISO2存在下，8. 2吨/￡罗丹明B在可见光（500W卤钨灯，2 >420nm) 照射下，浓度随时间的变化； ITO3 - THi2 暗反应；# ITO3 - Ti