专利名称：方酸菁染料敏化二氧化钛可见光催化剂、制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明属于光催化技术领域，具体涉及ー种方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备及应用，这种可见光催化剂能够有效利用太阳光中的可见光，从而提高光催化量子效率和拓宽光谱响应。
背景技术：
纳米TiO2光催化剂因催化活性高、化学性质稳定且无毒，是目前公认的理想的光催化材料，在环境污染治理方面具有广阔的应用前景。然而，目前TiO2光催化氧化技术主要处于实验室模拟处理层次上，尚未投入大規模实际应用，这主要是由于TiO2在实用化过程中有着自身无法突破的瓶颈(I)带隙较宽(3. 2eV)，只能吸收波长小于387 nm的紫外光有响应，而这样波长的紫外光仅占太阳光的4%左右，使得TiO2对太阳光的利用率低；
(2)光生电子-空穴对寿命短，光催化过程量子效率低。因此，为了提高对太阳光的利用率，就必须对TiO2进行改性处理，使其具有可见光响应的光催化性能。此外，TiO2的吸光能カ越强，光照产生的电子-空穴对越多，被分离的电子和空穴引起反应的几率就越大，催化剂活性就会越高。为了解决上述问题，很多研究采用掺杂过渡金属离子、贵金属沉积、半导体复合等方法试图提高其光催化效率，并使其对可见光的吸收阈值波长红移，取得了较大的进展，但均未有实质性的突破。染料敏化是拓展半导体光响应范围的ー种方法，通过选择合适的光敏化剂，使其通过化学或物理吸附的方法吸附于催化剂表面，在可见光照射下，吸附态光活性分子吸收光子后，被激发产生自由电子，然后激发态光活性分子将电子注入到半导体的导带上，从而拓宽了半导体激发波长的范围，使之能利用可见光降解有机物。专利CN1680021A和CN1680022A提出了用酞菁染料敏化ニ氧化钛制备可见光催化剂的方法，提高了光催化剂的活性。但是酞菁染料存在生产成本高，难以提纯等缺点，不利于实际推广应用，因此选择结构合适，易于合成，性能优良的敏化剂染料，是制备ニ氧化钛可见光催化剂 的关键。方酸菁染料具备了方酸衍生物和菁染料的优良特性，具有良好的光热稳定性和化学稳定性，并在可见和近红外区有很强的吸收带和荧光发射峰，可以成为制备ニ氧化钛可见光催化剂的光敏剂分子。本发明以ー类方酸菁染料作为光敏剂，实施了ニ氧化钛可见光催化剂的制备以及光催化降解有机物的应用。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种太阳光利用率高、光催化效率高的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂，其组分包括方酸菁染料和ニ氧化钛，其中方酸菁染料和ニ氧化钛的质量比为为100 :0. 5 10。
本发明还提供了上述ー种方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备方法，按照下述步骤进行将ニ氧化钛与方酸菁染料和有机溶剂混合，有机溶剂与ニ氧化钛的质量比约为2 :1，然后在30°C 40°C的温度下，将上述混合物在频率为20 100kHz，超声波功率为400 4000W的条件下处理O. 5 6小时，将有机溶剂蒸干，最后将得到的固体物在60°C下烘干，即可获得方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂。其中所述的ニ氧化钛与方酸菁染料的质量比为100 :0. 5 10。其中所述的有机溶剂为甲醇、こ醇、四氢呋喃、氯仿中的ー种。其中所述的方酸菁染料的结构如结构式(I)所示
权利要求
1.方酸菁染料敏化ニ氧化钛可见光催化剂，其特征在于其组分由方酸菁染料和ニ氧化钛组成，其中方酸菁染料和ニ氧化钛的质量比为为100 :0. 5 10。
2.权利要求I所述的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行将ニ氧化钛与方酸菁染料和有机溶剂混合，有机溶剂与ニ氧化钛的质量比为2 :1，然后在30°C 40°C的温度下，将上述混合物在频率为20 100kHz，超声波功率为400 4000W的条件下处理O. 5 6小时，将有机溶剂蒸干，最后将得到的固体物在60°C下烘干，即可获得方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂。
3.根据权利要求2所述的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备方法，其特征在于其中所述的ニ氧化钛与方酸菁染料的质量比为100 :0. 5 10。
4.根据权利要求2所述的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备方法，其特征在于其中所述的有机溶剂为甲醇、こ醇、四氢呋喃、氯仿中的ー种。
5.根据权利要求2所述的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的制备方法，其特征在于其中所述的方酸菁染料的结构如结构式(I)所示
6.权利要求I所述的方酸菁染料敏化的ニ氧化钛可见光催化剂的应用，可用于空气、土壌以及污水中有机污染物的光催化处理。
全文摘要
本发明涉及光催化技术领域，具体涉及方酸菁染料敏化二氧化钛可见光催化剂、制备方法及应用。具体步骤为将二氧化钛与方酸菁染料和有机溶剂混合，在20℃～40℃的温度下，将混合物在频率为20～100kHz，超声波功率为400～4000W的条件下处理0.5～6小时，然后将有机溶剂蒸干，获得方酸菁染料敏化的二氧化钛可见光催化剂。所制得的方酸菁染料敏化的二氧化钛可见光催化剂在可见光或太阳光照射下，能够有效地降解亚甲基蓝等有机废水污染物，光催化活性高，解决了目前现有二氧化钛光催化剂对可见光利用率不高，催化活性低的技术难题。本发明可见光催化剂制备方法工艺简单，易于控制，适于工业化生产和应用。
文档编号B01J31/38GK102688782SQ201210184899
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者吴春晖, 徐松, 房永玲, 李忠玉, 钱健 申请人:常州大学, 常州浩瀚新材料科技有限公司