掺杂铁、氮的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米半导体氧化物材料技术领域，尤其涉及一种利用邻菲啰啉合铁同时向T12掺杂铁、氮的方法。
【背景技术】
[0002]二氧化钛(Ti02)是一种理化性质稳定、安全无毒、成本低廉的半导体氧化物，在光照射下形成强氧化氛围，几乎能将所有的有机毒物质彻底氧化分解成二氧化碳，水等无毒的小分子物质。太阳能是清洁而经济的能源，T12能利用太阳能进行催化的性能使其在降解环境污染领域的应用受到极大的关注。但T12的能带间隙较宽，为3.2 eV，这使得它只能吸收利用占到达地面太阳光能5%以下的紫外光(λ < 387nm)，不能有效利用太阳光中占绝大数的可见光的能量，能太阳光能量的利用率极低。因此，探讨对T12的改性，拓宽其吸附光谱向可见光移动，从而提高对太阳光能量的利用率，是目前T12光催化剂研究的焦点。
[0003]大量研究实验表明，通过掺杂可有效拓宽T12的光响应范围，提高其光催化活性。目如对于TiC>2惨杂的方法很多，主要可分为金属惨杂和非金属惨杂。金属尚子惨杂可在Ti02晶格中引入缺陷或改变结晶度，影响光生电子和空穴的复合与分离，以致改变掺杂后T12的催化活性。非金属掺杂提高T12活性的原理一般认为是在T12中引入晶格氧空位，或部分氧空位被非金属元素取代，降低T12的禁带宽度，从而拓宽T12的光响应范围。但有时单独地掺杂金属或非金属可能破坏体系的电荷平衡，产生光生电子、空穴的复合中心，从而降低光催化效率。近年来，一些金属和非金属元素共掺杂T12明显提高了光生电子与空穴的分离效率，表现出比单掺杂催化剂更佳的可见光催化活性，这被认为与掺杂元素间的协同效应有关。
[0004]现在的金属和非金属共掺杂研究一般是将各组分的物质分别加入，例如，谢勇冰等先用双层水热法制备金属离子掺杂的T12,然后在氨气气氛下高温焙烧进行氮掺杂，从而得到金属，氮共掺杂的T12 [—种共掺杂T12催化剂及其制备方法，申请号:201410053505.4];刘一鸣等利用溅射技术，分步掺入Ag和N，得到Ag，N共掺杂的T12[—种Ag、N共掺杂T12纳米薄膜的制备方法及其纳米薄膜的应用，申请号:201510307342.2];范晓芸等利用含氮的乙酸溶液和溶于水的铜化合物向T12中掺杂铜和氮[铜-氮双掺杂二氧化钛光催化材料，申请号:201110144191.5 ]。
[0005]在本发明方法中，提供了一种新颖的制备铁、氮共掺杂T12的方法。利用邻菲啰啉能够与铁离子配位形成化合物的特性，以邻菲啰啉合铁这样一个整体同时提供铁源和氮源，向T12中掺杂铁和氮。铁源和氮源以同一个化合物的形式存在，使得铁，氮能更好地发挥协同作用，并且掺杂得更加均匀，得到的产品比分别以单独的铁源和氮源得到的铁，氮共掺杂T12具有更好的性能。
[0006]本发明涉及一种新的向T12掺杂铁、氮的方法，原料易得，成本低，操作简单，所述方法未见报道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种利用邻菲啰啉合铁同时向T12掺杂铁、氮的方法，本发明采取如下手段:
(1)将钛酸正丁酯溶解于乙醇，比例为3mL钛酸正丁酯/10 mL乙醇。再向其中加入FeSO4.7出0，比例为0.03 g FeSO4.7H20/10 mL乙醇；
(2)将邻菲啰啉溶解于乙醇，比例为0.06g邻菲啰啉/10 mL乙醇；
(3)在不断搅拌下，将(2)所得溶液慢慢加入至(I)所得溶液，混合均匀；
(4)将(3)所得溶液加入至水热反应釜，180°C反应24h后将所得固体离心分离、清洗、烘干；
(5)将(4)所得固体研磨细后，于马弗炉中300°C煅烧4h后即得产品。
[0008]所得的材料利用邻菲啰啉合铁这样一个整体同时提供铁源和氮源，制备铁、氮共掺杂T12。
[0009]所得的材料具有良好的光催化活性，可在可见光下降解对硝基苯酚。
[0010]本发明的优点是:利用邻菲啰啉合铁作为一个整体同时提供铁源和氮源，使得铁、氮能更好地发挥协同作用，掺杂得更加均匀;原料易得，成本低，操作简单;所得产品具有优良的光催化性能，可利用可见光降解极难降解的有机污染物对硝基苯酚。
【附图说明】
[0011]图1为本发明之实施例1所得到的铁、氮共掺杂T12的FT-1R图；
图2为本发明之实施例1所得到的铁、氮共掺杂T12可见光降解对硝基苯酚。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
不断搅拌下将3 mL钛酸正丁酯溶解于10 mL乙醇中，再向其中加入0.03 g FeSO4.7H20，溶解完全后得到均一的溶液A;不断搅拌下将0.06 g邻菲啰啉溶解于10 mL乙醇，得到均一的溶液B;在不断搅拌下，将B溶液慢慢加至A溶液中，得到均一的溶液。将所得溶液加入水热反应釜中180°C反应4 h。反应结束后，将所得固体离心分离，用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，烘干后，研磨。将研细得到的固体放入马弗炉中300°C煅烧4小时，既得产品。
[0013]实施例2
不断搅拌下将6 mL钛酸正丁酯溶解于20 mL乙醇中，再向其中加入0.06 g FeSO4.7H20，溶解完全后得到均一的溶液A;不断搅拌下将0.12g邻菲啰啉溶解于20 mL乙醇，得到均一的溶液B;在不断搅拌下，将B溶液慢慢加至A溶液中，得到均一的溶液。将所得溶液加入水热反应釜中180°C反应4 h。反应结束后，将所得固体离心分离，用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，烘干后，研磨。将研细得到的固体放入马弗炉中300°C煅烧4小时，既得产品。
【主权项】
1.一种利用邻菲啰啉合铁同时向T12掺杂铁、氮的方法，其特征在于: (1)将钛酸正丁酯溶解于乙醇，比例为3mL钛酸正丁酯/10 rnL乙醇；再向其中加入FeSO4.7出0，比例为0.03 g FeSO4.7H20/10 mL乙醇； (2)将邻菲啰啉溶解于乙醇，比例为0.06g邻菲啰啉/10 mL乙醇； (3)在不断搅拌下，将(2)所得溶液慢慢加入至(I)所得溶液，混合均匀； (4)将(3)所得溶液加入至水热反应釜，180°C反应24h后将所得固体离心分离、清洗、烘干； (5)将⑷所得固体研磨细后，于马弗炉中300°C煅烧4h后即得产品。2.根据权利要求1所述的一种利用邻菲啰啉合铁同时向T12掺杂铁、氮的方法，其特征在于:所得的材料利用邻菲啰啉合铁这样一个整体同时提供铁源和氮源，制备铁、氮共掺杂T12o3.根据权利要求1所述的一种利用邻菲啰啉合铁同时向T12掺杂铁、氮的方法，其特征在于:所得的材料具有良好的光催化活性，可在可见光下降解对硝基苯酚。
【专利摘要】本发明涉及一种利用邻菲啰啉合铁同时向TiO2掺杂铁、氮的方法，所得材料能在可见光下高效率地降解有机污染物对硝基苯酚。所述方法包括：将邻菲啰啉配成溶液后，与FeSO4，钛酸正丁酯混合均匀后，转至水热釜反应。反应结束后将样品分离，清洗，烘干后再煅烧，即得产品。其特征是利用有机金属配合物邻菲啰啉合铁，同时向TiO2掺杂铁和氮，所得材料具有高效的光催化性能。
【IPC分类】B01J27/24, A62D101/28, A62D3/17
【公开号】CN105536845
【申请号】CN201510972546
【发明人】陈萍华, 蒋华麟, 刘军, 厉梦琳, 田磊, 张为波
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月23日