專利名稱：一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO₂納米線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TiO2納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法。
背景技術(shù)：
水是人類和一切生物賴以生存的基本要素，也是保障工農(nóng)業(yè)和維系自然生態(tài)健康必不可少的資源。水資源在自然界循環(huán)中總量保持不變，但其水質(zhì)卻發(fā)生復(fù)雜的變化，只有水質(zhì)達(dá)到必要的要求時(shí)才能成為可以利用的水資源。隨著人口的增加、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及水環(huán)境污染程度的日趨嚴(yán)重，許多地區(qū)的可用水資源相繼出現(xiàn)了危機(jī)，嚴(yán)重制約了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水危機(jī)及其所衍生的水質(zhì)和生態(tài)問題不僅將嚴(yán)重束縛和制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且可能引發(fā)重大的社會(huì)和政治危機(jī)。因此，必須在充分節(jié)約用水的基礎(chǔ)上，多方面開發(fā)非傳統(tǒng)水源，以緩解因水資源緊張帶來的一系列嚴(yán)重問題。

隨著人口的增加、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及水環(huán)境污染程度的日趨嚴(yán)重，許多地區(qū)的可用水資源相繼出現(xiàn)了危機(jī)，嚴(yán)重制約了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。污水回用是解決水資源危機(jī)的重要的、不可或缺的措施，也是一條成本低、見效快的有效途徑。污水回用不但可以緩解水資源短缺問題，同時(shí)還可以減少污染排放，對(duì)改善水環(huán)境質(zhì)量也具有重要的意義。近年來，各種新興有機(jī)污染物在回用污水中被不斷檢出，給污水回用帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。然而傳統(tǒng)處理手段對(duì)此類污染物質(zhì)的去除并沒有太大效果，如何去除這種物質(zhì)就成為一個(gè)迫切需要解決的問題。目前，利用TiO2納米材料作為光催化材料來去除水中的有機(jī)污染物的研究越來越多。研究發(fā)現(xiàn)TiO2有無毒無害，對(duì)環(huán)境友好且便宜等特點(diǎn)，在水體的凈化處理中都有巨大潛力。但是這種材料也有一些缺點(diǎn)限制它的廣泛應(yīng)用，其中一個(gè)缺點(diǎn)便是TiO2的量子產(chǎn)率較低，這會(huì)限制它電子與空洞的交換速度，從而降低了它光催化降解有機(jī)污染物的速度，而這也大大影響了它作為一種新型催化材料的使用范圍，同時(shí)在可見光下催化效率低。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法，利用Ag/AgCl等離子共振體提高TiO2量子產(chǎn)率，同時(shí)利用TiO2的螺旋結(jié)構(gòu)，提高Ag/AgCl等離子共振體的響應(yīng)程度。技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種制備摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的方法，包括以下步驟:
(1)將十八個(gè)碳鏈的谷氨酸溶解在甲醇與水的混合溶液中，反應(yīng)時(shí)間為10-15min；
(2)將二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦加入經(jīng)過步驟(I)得到的混合液，55-60°C，攪拌2-2.5h;其中，十八個(gè)碳鏈的谷氨酸、二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦、甲醇、水之間的摩爾比為1:5 60:3800^6600:55962 ；
(3)將經(jīng)過步驟(2)得到的混合液進(jìn)行離心分離，得到的膠體，冷凍干燥(_60°C，12h)，得到淡黃色粉末；
(4)550-600°C下，煅燒淡黃色粉末6-8h，得到螺旋狀TiO2納米線；
(5)將螺旋狀TiO2納米線與十六烷基三甲基氯化銨和水，按質(zhì)量比1:1.5:100進(jìn)行混合，室溫下攪拌1-1.5h ；
(6)向經(jīng)過步驟(5)得到的混合液中添加AgNO3，室溫?cái)嚢?-1.5h，然后在一盞8-12W的紫外燈的照射下繼續(xù)攪拌1-1.5h ；
(7)將經(jīng)過步驟(6)得到的混合液進(jìn)行離心分離，80°C下，烘干8h，得到棕色粉末；
(8)300-350°C下，煅燒棕色粉末6-8h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。在摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線中，Ag、AgCl和TiO2質(zhì)量比為1:1:20。上述方法所制備的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。在摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線中，Ag/AgCl納米顆粒附著在螺旋狀TiO2納米線上，Ag、AgCl和TiO2質(zhì)量比為I:1:20o本發(fā)明利用Ag/AgCl這種等離子共振體，大大地提高TiO2的量子產(chǎn)率，就能加快TiO2光催化降解有機(jī)污染物的過程，同時(shí)Ag/AgCl也能受到螺旋狀的TiO2激發(fā)而能更有效去除污染物，并能在可見光照射下有效地降解污染物。有益 效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)大大提高了TiO2的量子產(chǎn)率，從而加快TiO2光催化降解有機(jī)污染物的過程，與普通P25相 比，降解相同濃度的污染物，速度提高十倍；
(2)TiO2納米管具有制作可重復(fù)，使用周期長，清潔方便，可成批生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)；
(3)可見光下催化效率高，催化降解速度快。


圖1是單根摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的示意 圖2是摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的掃描電鏡 圖3是摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1
一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線，由以下方法制備:
(1)取0.03g的十八個(gè)碳鏈的谷氨酸(C18_D_Glu)，溶解在13.6g的甲醇與80mL水的混合溶液中，室溫下，反應(yīng)時(shí)間為IOmin ；
(2)取0.29g 二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦，加入經(jīng)過步驟(I)得到的混合液，55°C下，攪拌
2h ；
(3)10000r/min,將經(jīng)過步驟(2)得到的混合液進(jìn)行離心分離15min,得到膠體，-60°C冷凍干燥12h，得到淡黃色粉末；
(4)550°C下，煅燒淡黃色粉末6h，得到螺旋狀的TiO2納米線，結(jié)果示意圖如圖1所示；
(5)取0.2gTi02納米線與0.3g十六烷基三甲基氯化銨和IOOmL水進(jìn)行混合，室溫下，攪拌Ih ；(6)向經(jīng)過步驟(5)得到的混合液中添加AgNO3(2mL, 1.0M)，室溫?cái)嚢鑜h，然后在一盞8W的紫外燈的照射下，繼續(xù)攪拌Ih ；
(7)10000r/min,將經(jīng)過步驟(6)得到的混合液進(jìn)行離心分離IOmin,然后在80°C下烘干8h，得到棕色粉末；
(8)300°C下，煅燒棕色粉末6h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。對(duì)制備的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線進(jìn)行檢測，掃描電鏡圖如圖2所示，透射電鏡圖如圖3所示，在螺旋狀TiO2納米線上，明顯可見附著的Ag/AgCl納米顆粒。實(shí)施例2
取17 β -雌二醇濃度為0.5mg/L的污水500mL，在一個(gè)24W的日光燈照射下，放入0.25g摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線(實(shí)施例1制備)，IOmin后，對(duì)17 β -雌二醇的降解率為99%，而普通Ρ25降解率為20%。而普通螺旋狀TiO2納米線在同樣光照強(qiáng)度、污染物濃度等情況相同的條件下，達(dá)到99%的降解率需要80min。因此可以說摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線對(duì)17 β -雌二醇的去除有重大提升。實(shí)施例3
一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線，由以下方法制備:
(1)取0.1mol的十八個(gè)碳鏈的谷氨酸(C18_D_Glu),溶解在380mol的甲醇與5596.2mol水的混合溶液中，室溫下，反應(yīng)時(shí)間為15min ；
(2)取0.5mol 二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦，加入經(jīng)過步驟(I)得到的混合液，56°C下，攪拌 2.5h ；` (3)10000r/min,將經(jīng)過步驟(2)得到的混合液進(jìn)行離心分離15min,得到膠體，-60°C冷凍干燥12h，得到淡黃色粉末；
(4)600°C下，煅燒淡黃色粉末8h，得到螺旋狀的TiO2納米線；
(5)取0.2gTi02納米線與0.3g十六烷基三甲基氯化銨和IOOmL水進(jìn)行混合，室溫下，攪拌1.5h ；
(6)向經(jīng)過步驟(5)得到的混合液中添加AgNO3(2mL, 1.0M)，室溫?cái)嚢?.5h，然后在一盞12W的紫外燈的照射下，繼續(xù)攪拌1.5h ；
(7)10000r/min,將經(jīng)過步驟(6)得到的混合液進(jìn)行離心分離IOmin,然后在80°C下烘干8h，得到棕色粉末；
(8)350°C下，煅燒棕色粉末8h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。對(duì)制備的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線進(jìn)行掃描電鏡和透射電鏡檢測，在螺旋狀TiO2納米線上，明顯可見附著的Ag/AgCl納米顆粒。通過進(jìn)行添加17 β -雌二醇污水處理試驗(yàn)，結(jié)果顯示摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線對(duì)17 β -雌二醇的去除有重大提升，明顯優(yōu)于普通螺旋狀TiO2納米線。實(shí)施例3
一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線，由以下方法制備:
(1)取0.0lmol的十八個(gè)碳鏈的谷氨酸(C18_D_Glu),溶解在66mol的甲醇與559.62mol水的混合溶液中，室溫下，反應(yīng)時(shí)間為12min ；
(2)取0.6mol 二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦，加入經(jīng)過步驟(I)得到的混合液，58°C下，攪拌 2.4h ；(3)lOOOOr/min,將經(jīng)過步驟(2)得到的混合液進(jìn)行離心分離15min,得到膠體，-60°C冷凍干燥12h，得到淡黃色粉末；
(4)580°C下，煅燒淡黃色粉末7h，得到螺旋狀的TiO2納米線；
(5)取0.2gTi02納米線與0.3g十六烷基三甲基氯化銨和IOOmL水進(jìn)行混合，室溫下，攪拌1.2h ；
(6)向經(jīng)過步驟(5)得到的混合液中添加AgNO3(2mL, 1.0M)，室溫?cái)嚢?.2h，然后在一盞IOW的紫外燈的照射下，繼續(xù)攪拌1.2h ；
(7)10000r/min,將經(jīng)過步驟(6)得到的混合液進(jìn)行離心分離IOmin,然后在80°C下烘干8h，得到棕色粉末；
(8)330°C下，煅燒棕色粉末7h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。對(duì)制備的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線進(jìn)行掃描電鏡和透射電鏡檢測，在螺旋狀TiO2納米線上，明顯可見附著的Ag/AgCl納米顆粒。通過進(jìn)行添加 17 β -雌二醇污水處理試驗(yàn)，結(jié)果顯示摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線對(duì)17 β -雌二醇的去除有重大提升，明顯優(yōu)于普通螺旋狀TiO2納米線。
權(quán)利要求
1.一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將十八個(gè)碳鏈的谷氨酸溶解在甲醇與水的混合溶液中，反應(yīng)時(shí)間為10-15min； (2)將二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦加入經(jīng)過步驟(I)得到的混合液，55-60°C，攪拌2-2.5h;其中，十八個(gè)碳鏈的谷氨酸、二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦、甲醇、水之間的摩爾比為1:5 60:3800^6600:55962 ； (3)將經(jīng)過步驟(2)得到的混合液進(jìn)行離心分離，得到的膠體，冷凍干燥，得到淡黃色粉末； (4)550-600°C下，煅燒淡黃色粉末6-8h，得到螺旋狀TiO2納米線； (5)將螺旋狀TiO2納米線與十六烷基三甲基氯化銨和水，按質(zhì)量比1:1.5:100進(jìn)行混合，室溫下攪拌1-1.5h ； (6)向經(jīng)過步驟(5)得到的混合液中添加AgNO3，室溫?cái)嚢?-1.5h，然后在一盞8-12W的紫外燈的照射下繼續(xù)攪拌1-1.5h ； (7)將經(jīng)過步驟(6)得到的混合液進(jìn)行離心分離，80°C下，烘干8h，得到棕色粉末； (8)300-350°C下，煅燒棕色粉末6-8h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，冷凍干燥的條件_60°C，12h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法，其特征在于:在摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線中，Ag、AgCl和TiO2質(zhì)量比為1:1:20。
4.權(quán)利要求1或2所制備的摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分為摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線，其特征在于:Ag/AgCl納米顆粒附著在螺旋狀TiO2納米線上，Ag、AgCl和TiO2質(zhì)量比為1:1:20。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線的制備方法，包括1)將C18-D-Glu溶解在甲醇與水的混合溶液中；2)將二異丙氧基雙乙酰丙酮鈦加入混合液，55℃，攪拌2h；3)離心分離混合液得膠體，冷凍干燥得淡黃色粉末；4)550℃煅燒淡黃色粉末6h，得螺旋狀TiO2納米線；5)混合螺旋狀TiO2納米線、十六烷基三甲基氯化銨、水，攪拌1h；6)添加AgNO3，攪拌1h，然后在一盞8W的紫外燈的照射下繼續(xù)攪拌1h；7)離心分離，80℃下烘干8h，得到棕色粉末；8)300℃下煅燒棕色粉末6h，便得到摻雜Ag/AgCl的螺旋狀TiO2納米線。本發(fā)明大大提高了TiO2的量子產(chǎn)率，從而加快TiO2光催化降解有機(jī)污染物的過程，與普通P25相比，降解相同濃度的污染物，速度提高十倍。可見光下催化效率高，催化降解速度快。
文檔編號(hào)C01G23/053GK103193265SQ20131011967
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者王大偉, 張文彬, 李軼, 王新瑞, 孫飛飛 申請(qǐng)人:河海大學(xué)