溶胶及其制备方法、用图
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料及光化学领域，涉及一种采用改进的溶胶一凝胶法得到具有锐钛矿晶型结构和较小晶粒尺寸的T12-S12溶胶的制备方法。
技术背景
[0002]二氧化钛一直是光催化领域主要研究的半导体催化剂，这是因为它具有化学稳定性高、耐光腐蚀、难溶、具有较深的价带能级、可使一些吸热的化学反应在被光辐射的T12表面得到实现和加速、无毒、成本低等优点，从而使其被广泛用作光催化氧化反应的催化剂。虽然粉体T12具有很多优点，但其难回收、易中毒也大大限制了它的工业应用。与粉体催化剂相比，T12溶胶纯度高且粒度小，应用T1 2溶胶光催化氧化技术处理有机污染物避免了以往悬浮相粉体催化剂易失活、易团聚、难分离的问题，从而实现了催化反应与分离技术的一体化，成为目前半导体多相光催化领域的一个研究热点。然而，目前T12溶胶光催化技术在实际应用中还存在几个问题。比如:紫外光利用率低，可见光不吸收，对整个太阳光谱响应差；表面缺少捕获中心，光生电子空穴容易复合；相对于粉体催化剂，T12溶胶对有机污染物分子的吸附较差，反应动力学不稳定等。为了解决上述难题，越来越多的研究学者开始对打02溶胶进行一系列的改性，开发新型T1 2溶胶光催化剂，以提高溶胶的物理化学性质。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题:本发明采用改进的溶胶一凝胶法制备具有锐钛矿晶型结构和较小晶粒尺寸的T12-S12溶胶。本发明采用的是一种在室温下温和地合成T12-S12溶胶的方法，以有机钛源钛酸四丁酯(TBOT)为原料，依次加入其他溶剂并搅拌得到溶胶A，将有机硅源正硅酸乙酯(TEOS)与异丙醇混合得到溶胶B，将溶胶A与B进行混合，通过对反应时间和其他条件的控制最终得到T12-S12溶胶。
[0004]技术方案:针对上述技术问题，本发明公开了一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤:
[0005]I):制备溶胶A
[0006]将钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇、二乙醇胺以及水混合，得T12溶胶A ;
[0007]2):制备溶胶B
[0008]将正硅酸乙酯与异丙醇、水混合得S12溶胶B ;
[0009]3):溶胶A与B的混合
[0010]将步骤I)的溶胶A与步骤2)的溶胶B进行混合并搅拌，得到具有光催化活性的Ti O2-Si O2 溶胶。
[0011]优选的，所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，所述的钛酸正丁酯与正硅酸乙酯的体积比为3:1-4:1。
[0012]优选的，所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，所述的步骤I)中钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇、二乙醇胺的体积比为5-8:30-50:0.5-20
[0013]优选的，所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，所述的步骤2)中钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇体积比为1-2:10-30。
[0014]任一所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法制备得到的Ti O2-Si O2 溶胶。
[0015]所述的T12-S12溶胶在降解偶氮染料中的用途。
[0016]所述的T12-S12S胶在降解偶氮染料中的用途，所述的偶氮染料包括解罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝中的一种或几种。
[0017]有益效果:1):相对于传统制备方法，本方法在室温条件下制备，条件温和，方法简单，原料廉价易得。
[0018]2):本方法制备的T12-S12溶胶透光性好，尺寸均一，粒径大小合适。
[0019]3):适量S12的复合，会使T12表面的路易斯酸性位增加，从而有利于吸附更多的羟基自由基，提高薄膜的光催化活性。
[0020]4):通过优化制备条件，发现当TBOT与TEOS的加入量分别为3?6ml与1.0?
1.5ml时，溶胶具有高的紫外光催化活性。
[0021]5):制备的T12-S12溶胶具有高的紫外光活性，在降解罗丹明B等偶氮染料上有着很好的应用。
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例1所制备的T12-S12溶胶的图片；
[0023]图2是将本发明的T12-S12S胶均匀涂在玻璃片上的图片；
[0024]图3是本发明实施例1所制备的不同配比的溶胶对于罗丹明B的吸附，和在紫外光下的降解图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]I):溶胶A的制备
[0028]将6mL钛酸正丁酯(TBOT)缓慢滴加到异丙醇(40mL)与二乙醇胺(ImL)的混合溶液中，室温下搅拌2h后，再向上述溶液中滴加90 μ I的H2O (移液枪滴加，边搅拌边滴加)。溶液继续在室温下搅拌2h，得T12溶胶A ;
[0029]2):溶胶B的制备
[0030]取1.5mL正硅酸乙酯分散于20mL异丙醇溶液中(含40 μ L水)，搅拌30min，得S12溶胶B ;
[0031 ] 3):溶胶A与溶胶B的混合
[0032]将溶胶B边搅拌边缓慢滴加到溶胶A中(恒压滴液漏斗滴加)，搅拌15min后得Ti O2-Si O2 溶胶。
[0033]实施例2
[0034]I):溶胶A的制备
[0035]将5mL钛酸正丁酯(TBOT)缓慢滴加到异丙醇(30mL)与二乙醇胺(0.5mL)的混合溶液中，室温下搅拌2h后，再向上述溶液中滴加90 μ I的H2O (移液枪滴加，边搅拌边滴加)。溶液继续在室温下搅拌2h，得T12溶胶A ;
[0036]2):溶胶B的制备
[0037]取2mL正娃酸乙酯分散于30mL异丙醇溶液中(含40 μ L水)，搅拌30min，得S12溶胶B ;
[0038]3):溶胶A与溶胶B的混合
[0039]将溶胶B边搅拌边缓慢滴加到溶胶A中(恒压滴液漏斗滴加)，搅拌15min后得Ti O2-Si O2 溶胶。
[0040]实施例3
[0041]I):溶胶A的制备
[0042]将SmL钛酸正丁酯(TBOT)缓慢滴加到异丙醇(50mL)与二乙醇胺(2mL)的混合溶液中，室温下搅拌2h后，再向上述溶液中滴加90 μ I的H2O (移液枪滴加，边搅拌边滴加)。溶液继续在室温下搅拌2h，得T12溶胶A ;
[0043]2):溶胶B的制备
[0044]取2.67mL正硅酸乙酯分散于25mL异丙醇溶液中(含40 μ L水)，搅拌30min，得S12溶胶B ;
[0045]3):溶胶A与溶胶B的混合
[0046]将溶胶B边搅拌边缓慢滴加到溶胶A中(恒压滴液漏斗滴加)，搅拌15min后得Ti O2-Si O2 溶胶。
[0047]本发明提供的光催化降解罗丹明B评价方法如下:
[0048]将实施例1制备好的溶胶按定量滴入已加入60mL罗丹明B (3mg/mL)的石英管中，暗吸附搅拌60min以达到吸附平衡。以300W的高压汞灯照射进行光催化试验(光源最大发射波长为365nm)，灯到石英试管中心的距离为24cm。高压汞灯用石英夹套中的循环水进行冷却，反应在开放体系中进行。在紫外光催化活性测试过程中达到吸附-脱附平衡后开灯光照，然后光照一定时间，紫外光下每隔一定的时间，用针筒取样置于小离心管中，每次所取溶液的量约为4ml，离心过滤后将清液注射入到比色皿中离心后用紫外可见分光光度计测量吸光度，再记录罗丹明B溶液最大吸收波长下，每个所取样本的吸光度，作罗丹明B降解曲线。
[0049]以上是对本发明进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有光催化活性的T1 2_Si02溶胶的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤: 1):制备溶胶A 将钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇、二乙醇胺以及水混合，得T12溶胶A ; 2):制备溶胶B 将正硅酸乙酯与异丙醇、水混合得S12溶胶B ; 3):溶胶A与B的混合 将步骤I)的溶胶A与步骤2)的溶胶B进行混合并搅拌，得到具有光催化活性的Ti O2-Si O2 溶胶。2.根据权利要求1所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，其特征在于，所述的钛酸正丁酯与正硅酸乙酯的体积比为3:1-4:1。3.根据权利要求1所述的一种具有光催化活性的T12-S12溶胶的制备方法，其特征在于，所述的步骤I)中钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇、二乙醇胺的体积比为5-8:30-50:0.5_2。4.根据权利要求1所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中钛酸正丁酯(TBOT)与异丙醇体积比为1-2:10-30。5.根据权利要求1至5任一所述的一种具有光催化活性的T12-S12S胶的制备方法制备得到的T12-S12溶胶。6.根据权利要求5所述的T12-S12溶胶在降解偶氮染料中的用途。7.根据权利要求6所述的T12-S12S胶在降解偶氮染料中的用途，其特征在于，所述的偶氮染料包括解罗丹明B、甲基橙、亚甲基蓝中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及以纳米材料及光化学领域，是以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料，采用改进的溶胶－凝胶法得到具有锐钛矿晶型结构和较小晶粒尺寸的TiO2-SiO2溶胶的制备方法。本方法在室温下进行，条件温和，操作简单，原料易得。通过不同钛源与硅源的对比实验，得出最佳的比例。将得到的溶胶在紫外光光源下对罗丹明B进行降解，其有着优异的光催化活性。
【IPC分类】C02F1/32, A62D3/10, B01J21/08
【公开号】CN105195121
【申请号】CN201510468700
【发明人】张金龙, 田宝柱, 邢明阳, 王灵芝, 雷菊英
【申请人】苏州聚康新材料科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月19日