气凝胶基光催化材料及其制备方法_2

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善,光催化活性约为复合前的水热合成打02纳米管的I?5倍。
【附图说明】
[0025]图1 (a)和图1 (b)分别是实施例1制备的1102纳米管和T1 2纳米管复合S1 2气凝胶基光催化材料的SEM照片。
[0026]图2是实施例1制备的T12纳米管复合S12气凝胶基光催化材料的N 2吸附-解吸等温线。
[0027]图3是实施例1制备的T12纳米管复合S12气凝胶基光催化材料的孔径分布图。
[0028]图4是实施例1和实施例2制备的分别经400°C和550°C煅烧后T12纳米管对甲基橙的脱色率对比图。
[0029]图5是实施例1和实施例2制备的分别经400°C和550°C煅烧后T12纳米管复合S12气凝胶基光催化材料对甲基橙的脱色率对比图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。本发明中的硅溶胶可以直接采用市售硅溶胶。
[0031]实施例1
[0032]步骤一、将德国固德赛公司P25(纳米级)与lOmol/L的NaOH水溶液充分混合后加入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行搅拌,待搅拌均匀后将高压釜密封置于烘箱中,烘箱温度以2°C /min的速率缓慢升至120°C,保持2d,反应完成后使烘箱中的高压釜自然冷却至室温,得到反应液。其中,P25与NaOH水溶液中NaOH的质量比为1: 12 ;
[0033]步骤二、对反应液进行离心取其下层白色沉淀物,在转速为400r/min的磁力搅拌条件下用0.2mol/L的盐酸溶液对白色沉淀物进行酸处理2h,pH值降至6,然后采用二次去离子水洗涤,待溶液为中性时进行离心得到下层沉淀,然后于80°C进行干燥,得到固体;
[0034]步骤三、将步骤二中得到的固体在氩气氛围中于400°C下锻烧2h,完成后将其研磨,得到T12纳米管粉体。
[0035]步骤四、将工业水玻璃与强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂进行交换后水解24h,制得PH值为3的硅溶胶;
[0036]步骤五、将5g T12纳米管粉体与20mL硅溶胶进行混合,超声20min后,在快速搅拌的条件下加入0.5mol/L氨水溶液调节pH值至7,得到凝胶;
[0037]步骤六、将步骤五中的凝胶浸泡在无水乙醇中,经无水乙醇陈化12h,得醇凝胶;
[0038]步骤七、将醇凝胶经低温超临界CO2干燥,具体是:将醇凝胶装入高压反应釜,将温度为279K、压力为4MPa的高压液态COf流体通入陈化后的凝胶中,保压6h,排出乙醇,当高压釜不再有乙醇析出时,将高压釜关闭,打开分离器,将温度升至334K、压力升至12MPa,保压3h,保压完成后,自然降至室温,得到T12纳米管复合S1 2气凝胶基光催化材料。
[0039]实施例2
[0040]步骤一、将小于I微米的钛白粉与10mol/L的NaOH水溶液充分混合后加入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行搅拌,待搅拌均匀后将高压釜密封置于烘箱中,烘箱温度以2°C /min的速率缓慢升至120°C,保持2d,反应完成后使烘箱中的高压釜自然冷却至室温,得到反应液。其中,P25与NaOH水溶液中NaOH的质量比为1: 12 ;
[0041]步骤二、对反应液进行离心取其下层白色沉淀物,在转速为800r/min的磁力搅拌的条件下用0.2mol/L的盐酸溶液对白色沉淀物进行酸处理2h,pH值降至6,然后采用二次去离子水洗涤,待溶液为中性时进行离心得到下层沉淀,然后于80°C进行干燥,得到固体;
[0042]步骤三、将步骤二中得到的固体在氩气氛围中于550°C下锻烧2h,完成后将其研磨,得到T12纳米管粉体。
[0043]步骤四、将工业水玻璃与强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂进行交换后水解24h,制得PH值为3的硅溶胶;
[0044]步骤五、将5g T12纳米管粉体与20mL硅溶胶进行混合,超声20min后,在快速搅拌的条件下加入0.5mol/L氨水溶液调节pH值至7,得到凝胶;
[0045]步骤六、将步骤五中的凝胶浸泡在无水乙醇中,经无水乙醇陈化12h,得醇凝胶;
[0046]步骤七、将醇凝胶经低温超临界CO2干燥,具体是:将醇凝胶装入高压反应釜,将温度为304K、压力为5MPa的高压液态COf流体通入陈化后的凝胶中,保压7h,排出乙醇,当高压釜不再有乙醇析出时,将高压釜关闭,打开分离器,将温度升至319K、压力升至lOMPa,保压4h,保压完成后,降至室温,得到T12纳米管复合S1 2气凝胶基光催化材料。
[0047]参见图1,从图1(a)上可以看出400°C煅烧后T12纳米管的形貌,其管状结构得至帳好的保持。从图1(b)上可以看出将400°C煅烧后的T12纳米管分散到S1d凝胶基体中,其微观结构为网络状,气孔结构为纳米级的介孔结构,此类结构有益于改善复合材料的吸附性能,提高光催化效率。550°C煅烧后的1102纳米管的形貌和光催化材料的结构分别与图1 (a)、图1 (b)相似。
[0048]从图2可以看出,实施例1超临界干燥制备的T12纳米管复合S12气凝胶基光催化材料在队下的吸脱附曲线,依据该曲线计算得到复合材料的比表面积高达611.1649m2/g°
[0049]从图3可以看出,实施例1超临界干燥制备的T12纳米管复合S12气凝胶基光催化材料在N2吸脱附的介孔分布,计算得到平均孔径为10.22nm。
[0050]从图4可以看出,400°C煅烧制得的1102纳米管和550°C煅烧制得的T1 2纳米管,在340nm紫外线辐照lh,对甲基橙的脱色率分别达到60%和85%。
[0051]从图5可以看出,分别经400°C和550°C煅烧后制得的T12纳米管复合S1 2气凝胶基光催化材料,所得的光催化材料在340nm紫外线辐照Ih对甲基橙的脱色率达到67%和88%,高于煅烧后的纯1102纳米管。
[0052]实施例3
[0053]步骤一、将德国固德赛公司P25与10mol/L的NaOH水溶液充分混合后加入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行搅拌,待搅拌均匀后将高压釜密封置于烘箱中,烘箱温度以2°C /min的速率缓慢升至160°C,保持2d,反应完成后使烘箱中的高压釜自然冷却至室温,得到反应液。其中,P25与NaOH水溶液中NaOH的质量比为1:8 ;
[0054]步骤二、对反应液进行离心取其下层白色沉淀物,在转速为500r/min的磁力搅拌的条件下用0.2mol/L的盐酸溶液对沉淀物进行酸处理3h,pH值降至4,然后采用二次去离子水洗涤,待溶液为中性时进行离心得到下层沉淀,然后于60°C进行干燥,得到固体;
[0055]步骤三、将步骤二中得到的固体在氩气氛围中于600°C下锻烧2h,完成后将其研磨,得到T12纳米管粉体。
[0056]步骤四、将工业水玻璃与强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂进行交换后水解24h,制得PH值为3的硅溶胶;
[0057]步骤五、将5g T12纳米管粉体与30mL硅溶胶进行混合,超声20min后,在快速搅拌的条件下加入0.5mol/L氨水溶液调节pH值至9,得到凝胶;
[0058]步骤六、将步骤五中的凝胶浸泡在无水乙醇中,经无水乙醇陈化12h,得醇凝胶;
[0059]步骤七、将醇凝胶经低温超临界CO2干燥,具体是:将醇凝胶装入高压反应釜,将温度为290K、压力为6MPa的高压液态COf流体通入陈化后的凝胶中,保压3h,排出乙醇,当高压釜不再有乙醇析出时,将高压釜关闭,打开分离器,将温度升至330K、压力升至16MPa,保压2h,保压完成后,降至室温,得到T12纳米管复合S1 2气凝胶基光催化材料。
[0060]实施例4
[0061]步骤一、将德国固德赛公司P25与7mol/L的NaOH水溶液充分混合后加入到带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中进行搅拌,待搅拌均匀后将高压釜密封置于烘箱中,烘箱温度以5°C /min的速率缓慢升至150°C,保持12h,反应完成后使烘箱中的高压釜自然冷却至室温,得到反应液。其中,P25与NaOH水溶液中NaOH的质量比为1:10 ;
[0062]步骤二、对反应液进行离心取
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