共掺杂有序介孔氧化钛/碳纳米复合材料及其制备方法_3

文档序号:9926632阅读:来源:国知局
气气氛下煅烧至650°C,即可得到N,C-共掺杂有序介孔二氧化钛/碳纳米复合材料。材料具有有序二维介观结构,比表面积(341m2/g),孔体积(0.22cm3/g),孔径大小5.3nm,尺寸约为4.0nm的二氧化钛纳米小颗粒均匀的分布在介孔孔墙中,复合材料中二氧化钛含量为约为58wt%,氮元素的质量分数为1.27wt%。
[0049]在250mL锥形瓶中加入0.1Og纳米复合材料,在加入浓度为10ppm苯酚水溶液50mL,在黑暗25°C条件下预吸附8h,离心分离催化剂,分离的溶液利用高效色谱(C18)分析跟踪;分离出的固体真空过夜,至于商业用300W氙灯下(波长小于420nm的光用滤波片滤除),照射Sh后,用丙酮将浸洗催化剂,用高效色谱检测洗脱下苯酚,测试结果显示并未有洗脱下的苯酚。预吸附到材料孔道中苯酚(23.8mg.g—O完全降解。
[0050]其特征X-射线衍射(XRD)图谱如图3所示。图谱中可以看出样品经高温煅烧晶化,具有明显的100晶面衍射峰,表明材料具有尚度的有序性,其100晶面间距为11.0nm。透射电镜及氮气吸脱附曲线表征也印证了材料具有有序的二维六方结构。
[0051 ] 实施例4
[0052 ] 在O °C时,将I.66ml四氯化钛溶液(0.015mmo I)溶解在1.0Og无水乙醇和0.70ml水混合溶液中,搅拌0.5小时得到stober溶液A; 2.0Og的表面活性剂F127溶于11.0Og乙醇和0.70ml水的混合溶液中,40°C条件下搅拌0.5小时得到溶液B,同时将0.30g CO(NH2)2溶于
7.0Og酚醛树脂溶液(20wt % )得到溶液C,将上述的溶液A与溶液B混合,40°C下反应0.5小时得到溶液D,将C溶液与D溶液混合,40 0C条件下反应2小时。将此混合溶液均匀铺于培养皿中,室温放置24小时,让有机溶剂挥发;然后转移至100°C烘箱,低温热聚24小时。得到的聚合物在氮气气氛下煅烧至650°C,即可得到N,C-共掺杂有序介孔二氧化钛/碳纳米复合材料。材料具有有序二维介观结构,比表面积(323m2/g),孔体积(0.18cm3/g),孔径大小5.lnm,尺寸约为4.1nm的二氧化钛纳米小颗粒均匀的分布在介孔孔墙中,复合材料中二氧化钛含量为约为57wt%,氮元素的质量分数为1.33wt%。
[0053]在250mL锥形瓶中加入0.1Og纳米复合材料,加入浓度为10ppm苯酚水溶液50mL,在黑暗25°C条件下预吸附8h,离心分离催化剂,分离的溶液利用高效色谱(C18)分析跟踪;分离出的固体真空过夜,至于商业用300W氣灯下(波长小于420nm的光用滤波片滤除),照射Sh后,用丙酮将浸洗催化剂,用高效色谱检测洗脱下苯酚,测试结果显示并未有洗脱下的苯酚。预吸附到材料孔道中苯酚(24.lmg.g—O完全降解。
[0054]其特征X-射线衍射(XRD)图谱如图4所示,小角X射线衍射图谱中可以看出样品经尚温倍烧,具有明显的1 O晶面衍射,表明材料具有尚度的有序性,其1 O晶面间距为
11.lnm。特征广角X-射线衍射(XRD)图谱如图5所示,衍射峰二氧化钛锐钛矿相特征衍射峰,分别对应(101),(004),(200),(211),(204),(220),和(301)晶面,未见金红石相特征衍射峰。根据Scherer’s公式计算二氧化钛纳米小颗粒大约为4.0nm。氮气吸附-脱附曲线及孔径分布图谱如图6所示,插图为材料的孔径分布图,从图谱中我们可以得知,到了在相对压力
0.4-0.6之间吸附量有明显的上升,证实材料具有均一的孔径分布,大约为5.1nm。乂射线光电子能谱(XPS)图谱如图7所示。NlsX射线光电子能精细图谱中,在397到402eV有一个很宽衍射峰,分峰后衍射峰集中在398.8和400.5eV,结合能高于N-T1-N的结合能,低于亚硝酸盐。400.5eV处衍射峰归于N-N,N-0,或是N-C的结合能,398.8eV处衍射峰可归于N原子掺杂到二氧化钛的晶格中,取代氧原子的位置,形成O-T1-N结构。
[0055]实施例5
[0056]在0°C时,将3ml四氯化钛溶液(0.02mmol)溶解在15.0Og无水乙醇和1.0Og水混合溶液中,搅拌2小时得到stober溶液A; 3.0Og的表面活性剂F127溶于16.0Og乙醇和1.0Og水的混合溶液中,40°C条件下搅拌0.5小时得到溶液B,同时将0.68g CO(NH2)2溶于10.0Og酚醛树脂溶液(20wt % )得到溶液C,将上述的溶液A与溶液B混合,40 °C下反应0.5小时得到溶液D,将C溶液与D溶液混合,40°C条件下反应2小时。将此混合溶液均匀铺于培养皿中,室温放置24小时,让有机溶剂挥发;然后转移至100°C烘箱,热聚24小时。得到的聚合物在氮气气氛下煅烧至600°C,即可得到N,C-共掺杂有序介孔二氧化钛/碳纳米复合材料。材料具有有序二维介观结构,比表面积(348m2/g),孔体积(0.20cm3/g),孔径大小5.3nm,尺寸约为4.1nm的二氧化钛纳米小颗粒均匀的分布在介孔孔墙中,复合材料中二氧化钛含量为约为58wt%,氮元素的质量分数为1.45wt%。
[0057]在250mL锥形瓶中加入0.20g纳米复合材料,加入浓度为200ppm苯酚水溶液lOOmL,在黑暗25°C条件下预吸附8h,离心分离催化剂,分离的溶液利用高效色谱(C18)分析跟踪;分离出的固体真空过夜,至于商业用300W氣灯下(波长小于420nm的光用滤波片滤除),照射24h后,用丙酮将浸洗催化剂,用高效色谱检测洗脱下苯酚,测试结果显示预吸附到材料孔道中苯酚(30mg.g—1)降解80 %。
[0058]其特征X-射线衍射(XRD)图谱如图8所示。小角X射线衍射图谱中可以看出样品经尚温倍烧,具有明显的1 O晶面衍射,表明材料具有尚度的有序性,其1 O晶面间距为
11.6nm。结合透射电镜及氮气吸附-脱附曲线表征,证实材料具有高度有序的二维六方结构。
[0059]实施例6
[0060]在0°C时,将3.33ml四氯化钛溶液(0.03mmol)溶解在23.0Og无水乙醇和1.50ml水混合溶液中,搅拌2小时得到stober溶液A; 4.50g的表面活性剂F127溶于24.0Og乙醇和
1.50ml水的混合溶液中,40°C条件下搅拌0.5小时得到溶液B,同时将1.66g CO(NH2)2溶于15.0Og酚醛树脂溶液(20wt % )得到溶液C,将上述的溶液A与溶液B混合,40 °C下反应0.5小时得到溶液D,将C溶液与D溶液混合,40 0C条件下反应2小时。将此混合溶液均匀铺于培养皿中,室温放置24小时,让有机溶剂挥发;然后转移至100°C烘箱,热聚24小时。得到的聚合物在氮气气氛下煅烧至600°C,即可得到N,C-共掺杂有序介孔二氧化钛/碳纳米复合材料。材料具有有序二维介观结构,比表面积(360m2/g),孔体积(0.22cm3/g),孔径大小5.5nm,尺寸约为3.9nm的二氧化钛纳米小颗粒均匀的分布在介孔孔墙中,复合材料中二氧化钛含量为约为60wt%,氮元素的质量分数为1.53wt%。
[0061 ]在250mL锥形瓶中加入0.20g 二氧化钛/碳纳米复合材料催化剂,另加入浓度为200ppm苯酚水溶液10mL,在黑暗25°C条件下预吸附8h,离心分离催化剂,分离的溶液利用高效色谱(C18)分析跟踪;分离出的固体真空过夜,至于商业用300W氙灯下(波
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