一种Eu-Ag-TiO2复合光催化剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于光催化材料、纳米材料与水环境保护，具体涉一种eu-ag-tio2复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着工业的进步和社会的发展，水污染日趋严重，成为世界性的环境治理难题。光催化法作为高级氧化水处理技术之一，由于绿色节能、易操作、安全、成本低等特点已成为非常重要的水处理方法。光催化降解有机污染物的机理主要是光催化剂受到光的照射激发生成电子-空穴对，对吸附于光催化剂表面的有机污染物直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的氢氧根，生成强氧化性的氢氧自由基，将有机污染物氧化。该方法会将水中的有机污染物降解为水和二氧化碳等副产物，避免造成二次污染。

2、tio2作为一种典型的光催化剂可以在紫外光的照射下降解水中有机污染物。但是tio2光催化剂存在两个缺陷：(1)tio2是大带隙金属氧化物半导体，其锐钛矿型结构的带隙为3.2ev，只能在紫外光照射下降解有机污染物。然而紫外光辐射能仅占太阳辐射能的5％，因此，tio2对太阳能利用效率极低。(2)tio2的催化反应过程中参加氧化还原反应的光生电子和空穴的复合速率很高，极大地降低了光催化效率。为了克服以上不足，通常需要对tio2进行改性或修饰。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种eu-ag-tio2复合光催化剂及其制备方法。该方法将光化学还原法和溶胶-凝胶法相结合，通过引入稀土金属eu和贵金属ag制备eu-ag-tio2复合光催化剂，缩小了tio2光催化剂的带隙，提高了其对可见光的吸收效率，解决了tio2对有机污染物的可见光光催化活性低的缺陷，适用于对水中抗生素污染物的降解和净化。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、步骤一、将钛酸四丁酯与无水乙醇按比例混合后进行磁力搅拌，得到黄色透明的溶液a；

4、步骤二、称取六水合硝酸铕和硝酸银，在磁力搅拌下溶解于无水乙醇中，得到溶液b；

5、步骤三、在磁力搅拌下，将步骤一中得到的溶液a逐滴加入步骤二中得到的溶液b中，并加入无水甲醇，得到混合溶液；

6、步骤四、在磁力搅拌下，将步骤三中得到的混合溶液置于紫外光照下，直至混合溶液不再变色；

7、步骤五、向步骤四中经紫外光照至不再变色的混合溶液中逐滴加入水，室温静置后得到凝胶；

8、步骤六、将步骤五中得到的凝胶在烘箱中烘干，得到干燥产物；

9、步骤七、将步骤六得到的干燥产物研磨成粉末，然后置于马弗炉中煅烧，得到eu-ag-tio2复合光催化剂。

10、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为0.3～0.5：1。

11、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述溶液b中六水合硝酸铕的浓度为1.4g/l～1.6g/l，硝酸银的浓度为10g/l～12g/l。

12、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述溶液a与溶液b的体积比为0.6～1：1，溶液a与无水甲醇的体积比为1～1.5：1。

13、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤五中加入的水与步骤一中钛酸四丁酯的体积比为1～2：1。

14、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤六中所述烘干的温度为80℃。

15、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤七中所述煅烧的温度为500℃，时间为2h。

16、上述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤七中所述eu-ag-tio2复合光催化剂为纳米粒子。

17、同时，本发明还公开了一种由上述的方法制备的eu-ag-tio2复合光催化剂。

18、此外，本发明还公开了一种由上述的方法制备的eu-ag-tio2复合光催化剂的应用，其特征在于，将eu-ag-tio2复合光催化剂应用在降解抗生素中。

19、本发明与现有技术相比具有以下优点：

20、1、发明将光化学还原法和溶胶-凝胶法相结合，通过引入稀土金属eu，缩小了tio2光催化剂的带隙，实现了其对可见光的吸附，且稀土金属的f轨道与有机污染物的官能团相互作用形成络合物，提高了光催化剂对有机污染物的吸附，通过引入贵金属ag进一步缩小tio2光催化剂的带隙，促进电子-空穴对分离，在tio2表面引入额外的催化活性位点来提高tio2的可见光光催化活性，从而获得具有高可见光光催化活性的eu-ag-tio2复合光催化剂。

21、2、本发明eu-ag-tio2复合光催化剂的制备过程简单，绿色环保，适用于对水体中有机污染物的可见光光催化降解。

22、3、本发明eu-ag-tio2复合光催化剂的粒径为纳米级别，比表面积较大，有利于有机污染物的吸附和光催化降解。

23、4、本发明eu-ag-tio2复合光催化剂中eu和ag的引入增强了tio2在可见光下的光吸收能力，并对水中抗生素表现出良好的光催化降解活性，以及较高的抗生素光催化降解效率，实现了该类光催化剂对水中抗生素污染物的光催化降解和净化。

24、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为0.3～0.5：1。

3.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中所述溶液b中六水合硝酸铕的浓度为1.4g/l～1.6g/l，硝酸银的浓度为10g/l～12g/l。

4.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述溶液a与溶液b的体积比为0.6～1：1，溶液a与无水甲醇的体积比为1～1.5：1。

5.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤五中加入的水与步骤一中钛酸四丁酯的体积比为1～2：1。

6.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤六中所述烘干的温度为80℃。

7.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤七中所述煅烧的温度为500℃，时间为2h。

8.根据权利要求1所述的一种eu-ag-tio2复合光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤七中所述eu-ag-tio2复合光催化剂为纳米粒子。

9.一种由权利要求1～8中任一权利要求所述的方法制备的eu-ag-tio2复合光催化剂。

10.一种由权利要求1～8中任一权利要求所述的方法制备的eu-ag-tio2复合光催化剂的应用，其特征在于，将eu-ag-tio2复合光催化剂应用在降解抗生素中。

技术总结
本发明公开了一种Eu‑Ag‑TiO<subgt;2</subgt;复合光催化剂及其制备方法，该方法包括：一、将钛酸四丁酯与无水乙醇混合得到溶液A；二、将六水合硝酸铕和硝酸银溶于无水乙醇得到溶液B；三、将溶液A加入溶液B中加入无水甲醇得到混合溶液；四、混合溶液紫外光照；五、向光照后的混合溶液中加入水得到凝胶；六、凝胶烘干得到干燥产物；七、干燥产物研磨煅烧；本发明还公开了将Eu‑Ag‑TiO<subgt;2</subgt;复合光催化剂应用在降解抗生素中。本发明将光化学还原法和溶胶‑凝胶法结合，通过引入稀土金属Eu和贵金属Ag，缩小了TiO<subgt;2</subgt;光催化剂的带隙，实现了其对可见光的吸附，提高了对有机污染物的吸附及可见光催化活性，适用于对水中抗生素污染物的降解和净化。

技术研发人员：王娇
受保护的技术使用者：西北有色金属研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15