一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化材料技术，具体涉及一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着环境污染问题越来越严重，光催化技术将太阳能作为能源来降解环境内的污染物应用越来越多，Ti和La是常用的光催化材料，一般可将Ti和La的化合物负载在来源丰富、价格低廉和性质稳定的硅藻土载体上，达到降解污染物的目的，然而目前的单一载Ti硅藻土和单一载La硅藻土的对污染物的降解率还有待提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法。
[0004]本发明的目的是以下述技术方案实现的:
一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)向硅藻土中加入0~5°C的冰水搅拌均匀，硅藻土中Si02含量不低于85%；
(2)向步骤(1)得到的混合液加入TiCl4溶液，搅拌均匀；混合液中3102与TiCl4摩尔比为(10-66.7):1 ；
(3 )向步骤(2 )得到的混合液中并流加入NH4N03S液和ΗΝ0 3溶液，升温至15-30 °C并保温0.5~2h，加入氨水调整pH至4~6，搅拌0.5~2h ;混合液中3丨02与NH 4勵3摩尔比为(50-250): 1，Si02ig HNO 3摩尔比为(75-500): 1 ；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液升温至55~65°C，并流加入La (N03) 3溶液和Na 2C03溶液反应0.5~2h ;混合液中Si02ig La(N03)3摩尔比为(18.75?150): 1，S1 2与Na2C03摩尔比为(12.5-50):1 ；
(5)将步骤(4)得到的混合物过滤、洗涤、干燥、煅烧得到镧钛共掺杂的光催化材料。
[0005]步骤(1)硅藻土与冰水的重量比为1: (10-50)。
[0006]步骤(2)中加入TiCl4溶液的浓度为1.5~5moL/L，加入后搅拌15~30min。
[0007]步骤(3 ) ΝΗ4Ν03溶液和ΗΝ0 3溶液浓度分别为0.15 moL/L和0.2 moL/L。
[0008]步骤(3)順4勵3溶液和ΗΝ0 3溶液并流加入速率分别为1.25~1.75mL/min和0.25-0.75mL/min。
[0009]步骤(4)中La (N03) 3溶液和Na 2C03溶液浓度均为0.2moL/L0
[0010]步骤(4)中La (N03) 3溶液和Na 20)3溶液并流加入速率均为0.75-1.25mL/min。
[0011]煅烧温度为450~750 °C。
[0012]—种镧钛共掺杂光催化材料，它为按照上述方法制备而成。
[0013]本发明通过将镧和钛分开负载，而且制备过程中所用试剂大部分为硝酸盐类物质，最大限度的避免杂质离子影响负载效果，最终制备得到的镧钛共掺杂光催化材料对罗丹明B的降解率提高到94%，而单一载钛硅藻土为85%，单一载镧硅藻土为82% ;对甲醛的降解率提高到93%，而单一载钛硅藻土为77%，单一载镧硅藻土为71%，对印染废水和室内空气治理效果显著。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)向娃藻土中加入0~5°C的冰水搅拌均勾，娃藻土中Si02含量不低于85%;娃藻土与冰水的重量比为1: (10~50);冰水一方面可以保证负载时所需的温度，另一方面还能避免反应过程当中产生酸雾，腐蚀生产或试验设备，防止对环境造成污染，危害人体健康；
(2)向步骤(1)得到的混合液加入浓度为1.5~5moL/L的TiCl4溶液，搅拌15~30min ;混合液中Si02ig TiCl 4摩尔比为(10-66.7): 1 ；
(3)向步骤(2)得到的混合液中分别以1.25-1.75mL/min和0.25-0.75mL/min的速率并流加入ΝΗ4Ν03溶液和ΗΝ0 3溶液，NH 4N03溶液和ΗΝ0 3溶液浓度分别为0.15 moL/L和0.2moL/L，升温至15~30°C并保温0.5~2h，加入0.3moL/L氨水调整pH至4~6，搅拌0.5~2h ;混合液中Si02ig順4勵3摩尔比为(50-250):1, Si02与順03摩尔比为(75-500): 1 ;并流加入试剂可以保证负载的均匀度，避免负载不均匀；选取氯化钛作为钛源，比选用钛酸丁酯、钛酸四乙丙酯、异丙基二油酸酰氧基钛酸酯更容易负载，因为后者分子量较大，部分物质还是螯合物，钛以钛酸根或O-T1-O键的形式存在，化学键不易断裂；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液升温至55~65°C，分别以0.75-1.25mL/min的速率并流加入La (N03) 3溶液和Na 2(:03溶液反应0.5~2h，La (NO 3) 3溶液和Na 2(:03溶液浓度均为
0.2moL/L ;混合液中 Si02ig La(N03)3摩尔比为(18.75?150):1，S1 2与 Na2C03摩尔比为(12.5-50):1 ；
(5)将步骤(4)得到的混合物过滤、洗涤、干燥、450~750°C下煅烧得到镧钛共掺杂的光催化材料。
[0015]一种镧钛共掺杂光催化材料，它为采用上述方法制备而成。
[0016]本发明是先在硅藻土表面负载上钛，然后通过均匀沉淀法再在其表面负载上镧，钛镧分开负载可以保证相互之间不受干扰，因为钛和镧的负载条件和方式不一样，一个需要在酸性条件下进行，一个需要在碱性条件下进行，很难同时负载。
[0017]实施例2
一种镧钛共掺杂光催化材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)准确称量10~20g3丨02含量不低于85%的一级硅藻土，加入0~5 °C的冰水200~500mL，搅拌均匀；
(2)加入1.5~5mol/L 的 TiCl4溶液 3ml，搅拌 15-30 分钟；
(3)分别以1.25-1.75mL/min 和 0.25-0.75mL/min 的速率并流加入 0.15mol/L 的 ΝΗ4Ν03和 0.2mol/L 的 ΗΝ03各 8~20mL 和 3~10mL ；
(4)升温至15~30°C并保温(λ5~2h ；
(5)加入0.3mol/L的氨水调整pH至4~6，搅拌0.5~2h ；
(6)升温至55~65°C，分别以0.75-1.25mL/min的速率并流加入0.2mol/L的La(N03)3和 0.2mol/L 的 Na2C03溶液各 10~40mL 和 15~60mL 反应 0.5~2h ； (7)过滤、洗涤、干燥，并于450~750°C下煅烧3h。
[0018]一种镧钛共掺杂光催化材料，它为采用上述方法制备而成。
[0019]实施例3
称量15g硅藻土，Si02含量为85%，加入冰水300mL，搅拌5min，加入3mol/L TiCl 4溶液3mL，搅拌15min，以1.5mL/min的速度和0.5mL/min的速度并流加入0.15mol/L的ΝΗ4Ν0315mL和0.2mol/L的HN03 5mL ;开启水浴锅，升温至25°C，保温lh，加入0.3mol/L的氨水调整pH至4.5，搅拌0.5h ;升温至60°C，以lmL/min的速度和lmL/min的速度并流加入0.2mol/L的La(N03)3 5mL和0.2mol/L的Na2C03 5mL，反应lh ;用真空栗抽滤，蒸馈水洗涤，105°C下干燥2h，打散，于550°C下煅烧3h，制得光催化材料。
[0020]配制3mg/L的罗丹明B溶液1L，加入制备的材料2g，用250W紫外光灯照射4h，对罗丹明B的降解率达到94% ;将3g制备的材料与250mL水调至成浆，涂覆于30 X 30cm的玻璃板上，放置在lm3的环境仓中，同时在环境仓中加入2 yg甲醛，开启250W紫外灯，8h后，甲醛降解率达到93%。
[0021]实施例4
称量10g硅藻土，Si02含量为90%，加入0°C冰水400mL，搅拌5min，加入2mol/L TiCl 4溶液3mL，搅拌20min，以1.25mL/min的速度和0.25mL/min的速度并流加入0.15mol/L的NH4N03 20mL和0.2mol/L的HN03 4mL ;开启水浴锅，升温至15°C，保温2h，加入0.3mol/L的氨水调整pH至