氢氧化钾活化制备银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法与流程

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种氢氧化钾活化制备银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法。

背景技术：

二氧化钛光催化降解水体中的甲基橙、苯等污染物是近年来出现的一种新型的污染治理技术，其优点是二氧化钛廉价无毒，用作光催化剂时催化活性高，选择性好，反应条件温和，不腐蚀设备，而且二次污染小，制备工艺简单。但二氧化钛用作光催化剂时降解甲基橙、苯等污染物的光催化效率较低，因为其本身对有机物的吸附能力较差。此外，二氧化钛光催化剂一般比表面积大、表面能高，极易发生团聚，在降解水体中有机物过程中分散不均匀、失活快、分离和回收困难，还有可能成为污染物，使其应用受到了限制。

为了解决二氧化钛光催化剂存在的问题，人们进行了大量研究，这些研究主要集中在以下三个方面：(1)通过光催化剂表面的贵金属负载、金属离子掺杂、稀土改性、光敏化改性、材料复合激发电荷分离、提高光生空穴的效率、扩大波长范围、改变产物选择性；(2)将二氧化钛同其它光催化材料复合，如二氧化钛/二氧化锆、二氧化钛/三氧化钼，二氧化钛/三氧化钨等等，改变材料结构特性和表面性质，提高材料的光催化性能；(3)同其它多孔材料的联用，如分子筛、膜、多孔碳等作载体来负载二氧化钛的联用技术。但是，关于二氧化钛与多孔碳、银复合的研究很少见到报道，尤其是关于氢氧化钾活化制备此类复合光催化剂的方法的研究报道极为缺乏。

本发明采用具有不同孔道结构和化学特性的金属有机框架化合物前驱体，通过氢氧化钾活化法来制备银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法，所获得的光催化剂用于降解甲基橙时，具有多孔性好、孔的形状可调控、比表面积高、催化活性高等优点，而且由于制备过程中采用氢氧化钾活化而非对环境污染大的氯化锌活化，绿色环保，是一条可行的途径。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种多孔性好、孔的形状可调控、比表面积高、催化活性高、制备过程污染小的银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种氢氧化钾活化制备银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：a，称取一定量的钛基金属有机框架化合物放入管式炉，在氩气气流下，升温至400℃热解5h，制得含钛碳基复合材料；b，将得到的含钛碳基复合材料加入硝酸银溶液，于20℃浸渍48h；c，将沉淀取出，真空烘干，再将所得产物和分析纯的氢氧化钾固体按质量比1∶3混合均匀；d，将所得混合物放入管式炉中，在氩气气流下，升温至一定的温度活化3h；e，将活化后的产物用去离子水洗涤至滤液的ph小于8，真空烘干后，得到银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂。

作为优选，步骤a所述钛基金属有机框架化合物为ztof-1、mil-125、nh2-mil-125之一种或几种。

作为优选，步骤d所述混合物的活化温度为750～950℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：制备方法简单、实用，还可以通过改变钛基金属有机框架化合物前驱体的种类、活化温度对光催化剂的性能进行调节，所获得的银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂具有多孔性好、孔的形状可调控、比表面积高、催化活性高、制备过程污染小等优点，本发明可用于环保技术领域，特别是用于银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的制备中。

附图说明

图1为实施例1得到的银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的xrd图；

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

称取0.4g的ztof-1放入管式炉，在氩气气流下以10℃/min的速率升温至400℃，并保温5h，制得0.19g含钛碳基复合材料。将得到的含钛碳基复合材料加入20ml质量浓度为43％的硝酸银溶液中，于20℃浸渍48h后，将沉淀取出，在80℃下真空烘24h，再将所得产物和分析纯的氢氧化钾固体按重量百分比1∶3混合均匀，放入管式炉，在氩气气流下以10℃/min的速率升温至800℃，并保温3h，将活化后的产物用去离子水洗涤至滤液的ph小于8，真空烘干后，得到0.28g银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂，其比表面积为2850m²/g，记为1#光催化剂。

银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂在水溶液中对于甲基橙的光催化降解实验使用西安比朗仪器公司bilon-ghx-1d多功能光化学反应仪，并采用1000w的高压氙灯作为光源。称取0.06g的1#光催化剂，然后将其加入到60ml浓度为0.05g/l的甲基橙水溶液中，并不断搅拌，加入1#光催化剂的甲基橙水溶液在氙灯照射下经1h光催化降解后，甲基橙降解率达到92.1％，是一种高效的光催化材料。此外，本发明制备光催化材料时采用氢氧化钾活化而非对环境污染大的氯化锌活化，绿色环保。

实施例2：

其他同1#光催化剂，银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂制备时活化温度为950℃，得到0.27g银修饰多孔碳基二氧化钛，其比表面积为3013m²/g，记为2#光催化剂，其它与实施例1是类似的。加入2#光催化剂的甲基橙水溶液在氙灯照射下经1h光催化降解后，甲基橙降解率达到97.8％。

实施例3：

其他同1#光催化剂，银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂制备时活化温度为750℃，得到0.29g银修饰多孔碳基二氧化钛，其比表面积为2615m²/g，记为3#光催化剂，其它与实施例1是类似的。加入3#光催化剂的甲基橙水溶液在氙灯照射下经1h光催化降解后，甲基橙降解率达到87.3％。

实施例4：

其他同2#光催化剂，钛基金属有机框架化合物为mil-125，得到0.33g银修饰多孔碳基二氧化钛，其比表面积为2322m²/g，记为4#光催化剂，其它与实施例2是类似的。加入光催化剂的甲基橙水溶液在氙灯照射下经1h光催化降解后，甲基橙降解率达到86.7％。

实施例5：

其他同2#光催化剂，钛基金属有机框架化合物为nh2-mil-125，得到0.36g银修饰多孔碳基二氧化钛，其比表面积为2056m²/g，记为5#光催化剂，其它与实施例2是类似的。加入光催化剂的甲基橙水溶液在氙灯照射下经1h光催化降解后，甲基橙降解率达到85.1％。

技术特征：

技术总结
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种氢氧化钾活化制备银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法，包括如下步骤：以钛基金属有机框架化合物为前驱体，先通过高温热解法制备含钛碳基复合材料，经过硝酸银溶液浸渍后，再与氢氧化钾固体混合，最后通过高温活化得到银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂。本发明制备方法简单、实用，还可以通过改变钛基金属有机框架化合物的种类、热解温度对光催化剂的性能进行调节，所获得的银修饰多孔碳基二氧化钛光催化剂具有多孔性好、孔的形状可调控、比表面积高、催化活性高、制备过程污染小等优点。

技术研发人员：陈高健;徐清;范冬梅;张靖桢
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2017.08.05
技术公布日：2018.10.16