本发明涉及一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法。
背景技术：
tio2是无毒、低廉、稳定性好、催化活性高的光催化剂而得到广泛使用。为提高其对太阳光的利用率，通常掺杂非金属元素，降低tio2禁带宽度，使其在可见光区激发。如p掺杂能提高tio2的比表面积、减少晶粒尺寸、抑制锐钛矿型tio2向金红石相转化，并且在可见光区存在吸收尾，从而有效地提高tio2的可见光催化性能。shi等发现采用na2hpo4作为前躯体制备的磷掺杂tio2具有比纯tio2更高的可见光催化性能。ozaki等制备了多种不同元素改性的tio2光催化剂发现，磷掺杂的tio2具有最佳光解性能。由此可见磷掺杂可有效提高tio2的光吸收性能和光催化反应性能。桑换新课题组研究发现，纳米管结构催化剂的一维结构和高比表面积特性，有利于光生电子-空穴的分离以及加速光生电子的传输，导致p掺杂tio2纳米管的光催化活性明显高于p掺杂tio2纳米颗粒。
埃洛石纳米管（hnts）是一种新型的天然多孔纳米晶体材料，价廉易得，不仅同样具备高比表面积和一维纳米尺寸空间效应，更具有独特的结构特点和明显的资源优势。hnts是一种形态完整的中空管状结构的硅铝酸盐，不封端，管腔内径通常为10~50nm，管长为500～1000nm，内表面结构独特，具有作为tio2纳米光催化剂载体，提高其比表面积和提供一维结构，提高其光生电子-空穴的分离和光电子的传输的潜力。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法，该方法工艺简单，成本和耗能低，操作方便，可有效提高其光生电子-空穴的分离和光电子的传输，光催化活性明显提高。
本发明的技术方案：一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法，以低成本天然埃洛石纳米管（hnts）为载体，以钛酸丁酯、次磷酸为前驱物，通过溶胶凝胶、离心、干燥、煅烧等程序制备一维负载型p掺杂tio2复合光催化剂，具体包括如下步骤：（1）将一定量次磷酸溶于乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入一定量hnts粉末，超声5min，继续搅拌2h；（2）将一定量钛酸丁酯溶于乙醇溶液中，磁力搅拌下缓慢加入（1）中溶液，继续搅拌2h，然后50℃下陈化4h，经过离心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅烧4h，制备得到一维负载p掺杂tio2催化剂，其中p掺杂tio2纳米颗粒高度分散于hnts表面和管径内部，直径为0.1～5nm。
所述一维催化载体为天然埃洛石纳米管（hnts）。
所述p源为次磷酸。
所述催化活性中心成分为p掺杂tio2纳米颗粒，直径为0.1～5nm。
所述p掺杂tio2纳米颗粒高度分散于hnts表面和管径内部。
本发明的优点是：埃洛石纳米管价格低廉，具有一维尺寸特征，可高度分散tio2，有效提高其光生电子-空穴的分离和光电子的传输；磷掺杂二氧化钛具有提高tio2的比表面积、减少晶粒尺寸、抑制锐钛矿型tio2向金红石相转化，并且使其光响应发生红移，有利于提高催化剂对太阳能的利用率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但是它们并不是对本发明作任何限制。这里仅指出，本发明中使用的试剂和测试设备除特别标明出处之外，均为市售的通用产品。
实施例1。
一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法，包括如下步骤：（1）将0.5g次磷酸溶于30ml体积比为5：4：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入10ghnts粉末，超声5min，继续搅拌2h；（2）将5ml钛酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力搅拌下缓慢加入（1）中溶液，继续搅拌2h，然后50℃下陈化4h，经过离心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅烧4h，制备得到一维负载p掺杂tio2催化剂，其中p掺杂tio2纳米颗粒高度分散于hnts表面和管径内部，直径为0.8nm。
实施例2。
一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法，包括如下步骤：（1）将0.3g次磷酸溶于30ml体积比为5：3：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入15ghnts粉末，超声5min，继续搅拌2h；（2）将8ml钛酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力搅拌下缓慢加入（1）中溶液，继续搅拌2h，然后50℃下陈化4h，经过离心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅烧4h，制备得到一维负载型p掺杂tio2复合光催化剂，p掺杂tio2纳米颗粒高度分散于hnts表面和管径内部，直径为2nm。
实施例3。
一种一维纳米材料负载p掺杂tio2催化剂制备方法，包括如下步骤：（1）将0.8g次磷酸溶于30ml体积比为5：2：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入20ghnts粉末，超声5min，继续搅拌2h；（2）将15ml钛酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力搅拌下缓慢加入（1）中溶液，继续搅拌2h，然后50℃下陈化4h，经过离心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅烧4h，制备得到一维负载p掺杂tio2催化剂，p掺杂tio2纳米颗粒高度分散于hnts表面和管径内部，直径为3.5nm。
本发明公开一种一维纳米材料负载p掺杂tio2复合光催化剂的制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺路线等环节实现，尽管本发明的方法已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容与范围内对本文所述的方法进行改动或重新组合，来实现最终结果。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的内容和范围。