一种改性TiO2光催化剂的制备方法

一种改性tio2光催化剂的制备方法
技术领域
1.本发明涉及无机金属氧化物材料技术领域，特别涉及一种复合光催化剂的制备方法。


背景技术：

2.工业革命以来，现代化工业在短时间内得到迅猛发展，传统化石能源的消耗与日俱增，大量有机合成物已经应用在人们日常生活的各个角落，而其在室内、车内等相对密闭空间大量使用时造成的voc已经严重威胁到人们的身体健康。近些年，与此相关的voc处理技术层出不穷，其中，光催化技术凭借其高效、安全、无二次污染等特性备受瞩目，与光催化技术相应而生的就是各类光催化剂。光催化剂具有强氧化性，是驱动光催化反应进行的主要媒介。目前常见的光催化剂有tio2、g-c3n4、wo3、bivo4、bi2wo6等。其中二氧化钛(tio2)作为传统光催化剂，因其低成本、开发相对成熟等优势仍然在市场上占据着较大的比重。但tio2存在着各种问题，因此对tio2的改性成为主要研究方向。
3.tio2作为目前应用最广泛的光催化剂，其稳定性好、活性高，已广泛应用于工业和环境污染的治理当中，但反应活性远远没有达到理想中的要求。tio2在光催化反应过程中，90％的光生载流子在10ns内复合，因此需要对光催化剂进行改性，以减少光生电子-空穴的复合，提高其光催化活性。目前，常见的改性手法有混晶、元素掺杂、贵金属沉积、表面敏化、复合光催化剂。
4.复合光催化剂一般分为半导体/绝缘体复合、半导体/半导体复合。将tio2负载于另一种光催化剂表面，可获得较大的表面积和适当的孔结构，使其具有一定的力学性能。此外，载体光催化剂可能与tio2相互作用，如提高吸引质子和电子的能力，从而提高tio2的光催化活性。目前常见的tio2复合光催化剂大多是在制备过程中将两种及以上的合成原料进行反应，或者将一种光催化剂溶解到另一种光催化剂前驱体溶液中进行沉积，制备工艺复杂，成本较高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种简单的有机溶剂热处理和高温氧化煅烧处理流程，对市售tio2进行改性，成功构建了一种tio
2-wo
3-ceo2三元类异质结复合光催化剂，大幅提升了tio2光催化性能，提高了tio2在实际应用中的价值，扩宽了三元复合光催化剂的研究范围。
6.本发明提供了一种改性tio2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤1：称取一定质量比例的tio2、wo3、ceo2分散于醇类溶液中，充分搅拌；
8.步骤2：将步骤1形成的均匀混合物进行特殊热处理；
9.步骤3：将步骤2中热处理后的混合物过滤，烘干后得到固相粉体；
10.步骤4：将步骤3得到的粉体进行高温烧结氧化处理，得到改性tio2光催化剂。
11.有益效果：本技术方案中的制备方法简便快捷，条件温和，能对成品tio2光催化剂进行复合改性，提高其光催化活性。
附图说明
12.图1为本发明一种改性tio2光催化剂的制备方法的制备流程图。
13.图2为本发明实施例1～实施例6，为不同质量比例的tio2、wo3、ceo2制备的改性tio2光催化剂在紫外光下降解气相正庚烷的降解率曲线；
14.图3为本发明实施例7～实施例10，为不同高温烧结氧化处理温度下制备的改性tio2光催化剂在紫外光下降解气相正庚烷的降解率曲线；
15.图4为本发明实施例11～实施例15，为不同高温烧结氧化处理时间下制备的改性tio2光催化剂在紫外光下降解气相正庚烷的降解率曲线。
具体实施方案
16.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
17.本技术所使用的为市售的锐钛矿型tio2，直径约为20nm；wo3和ceo2也于市面采购所得，粒径约为20nm；乙醇溶液购买自国药集团化学试剂有限集团；所有试剂收到后直接使用，使用前未做进一步处理。
18.实施例1
19.一种改性tio2光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
20.步骤1：称取0.12g wo3、0.08g ceo2与1g tio2混合均匀后，分散于100ml乙醇溶液中，室温条件下搅拌至充分分散。
21.步骤2：把步骤1得到的tio2/wo3/ceo2乙醇混合溶液放置于烧杯中，在恒温60℃情况下搅拌4h，使其充分缔合。
22.步骤3：将步骤2处理后的混合溶液过滤后，得到的过滤物置于60℃烘箱中烘干4h，蒸发多余的乙醇溶液，得到固相粉体。
23.步骤4：把步骤3得到粉体在340℃温度条件下进行高温烧结氧化处理，处理时间2h，得到改性tio2光催化剂。
24.实施例2～6
25.实施例2～6与实施例1制备方式相同，区别在于添加wo3、ceo2的质量比例不同。
26.实施例物料质量比例1tio2：wo3：ceo2＝1g：0.12g：0.08g2tio2：wo3：ceo2＝1g：0.20g：0.00g3tio2：wo3：ceo2＝1g：0.16g：0.04g4tio2：wo3：ceo2＝1g：0.08g：0.12g5tio2：wo3：ceo2＝1g：0.04g：0.16g6tio2：wo3：ceo2＝1g：0.00g：0.20g
27.实施例7～15
28.实施例7～10与实施例1区别在于高温烧结氧化处理温度，实施例11～15与实施例1的不同在于高温烧结氧化处理时间。
29.对比例高温烧结氧化处理温度/℃高温烧结氧化处理时间/h1280223002
334024360253202634017340383404


技术特征：
1.一种改性tio2光催化剂的制备方法，其制备特点在于：将wo3、ceo2与tio2在醇类有机溶剂中混合后，通过特殊热处理、烘干、高温烧结氧化处理后，产生有效缔合，形成类异质结复合物，大幅提高其光催化降解voc效率。2.根据权利要求1所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：称取一定质量比例的tio2、wo3、ceo2分散于醇类溶液中，充分搅拌；步骤2：将步骤1形成的均匀混合物进行特殊热处理；步骤3：将步骤2中热处理后的混合物过滤，烘干后得到固相粉体；步骤4：将步骤3得到的粉体进行高温烧结氧化处理，得到改性tio2光催化剂。3.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，tio2与wo3、ceo2总添加量质量比为1～10。4.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，添加的wo3与ceo2质量比为1～10。5.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，分散溶液为醇类。6.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，特殊热处理中需保持搅拌混合溶液。7.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，热处理温度为50～100℃。8.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，热处理时间2～8h。9.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，烘干温度为40～80℃。10.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，高温烧结氧化处理温度为300～400℃。11.根据权利要求2所述的一种改性tio2光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，高温烧结氧化处理时间为1～5h。

技术总结
本发明涉及一种无机金属氧化物光催化剂的技术范畴，详细公布了一种改性TiO2光催化剂的制备方法。制备方法包括将不同比例的TiO2、WO3、CeO2分散于醇类有机溶剂中，通过特殊热处理、烘干、高温烧结氧化处理后，产生有效缔合，在TiO2表面形成类异质结复合物，大幅提高其光催化降解VOC能力。采用本专利中的制备方法制备的改性TiO2光催化剂，光降解效果较纯TiO2光催化剂提高了70％左右。催化剂提高了70％左右。催化剂提高了70％左右。


技术研发人员：苗朋 李芙蓉 刘杰
受保护的技术使用者：北京化工大学常州先进材料研究院
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/9/27