專利名稱：C₆₀/Bi₂TiO₄F₂復(fù)合光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化劑的制備方法，具體為C6cZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法。屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
TiO2由于廉價、無毒、穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛地用作光催化劑。但是受Ti02禁帶寬度的限制(3. 2eV)，它僅可以吸收紫外光(占太陽光的4%)。為了提高對太陽光的利用，近年來開發(fā)新型可見光光催化劑的研究越來越多，如合成BiVO4, BiWO6, Ag3PO4, SrTiO3, Sm2Ti2S2O5和Bi5O7I3等非鈦類的可見光催化劑逐漸成為研究熱點。目前Bi2TiO4F2的合成主要是通過高溫固相反應(yīng)，在高溫下形成沒有規(guī)則形貌的Bi2TiO4F2，其粒子堆積嚴(yán)重，比表面積極其小，且晶相不純，含少量的BiOF和TiO2雜質(zhì)等因·素導(dǎo)致可見光活性低。本項研究工作通過溶劑熱法，合成了具有多級結(jié)構(gòu)鈣鈦礦型可見光催化劑Bi2TiO4F2微米球過程中原位加入C6tl合成C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑。C60是η-型能隙半導(dǎo)體，吸收可見光，具有較高的電子遷移率，有利于電子傳輸。同時C6tl由于具有獨特的電子結(jié)構(gòu)，較小的電子轉(zhuǎn)移重組能和強的親和性等而成為重要的電子受體。C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑，C6tl作為電子受體有利于電子-空穴的分離，為進一步提高光催化效率提供新工藝新材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種簡單易行、產(chǎn)率高的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。本發(fā)明的高活性C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑，采用叔丁醇和乙二醇雙醇體系作為溶劑，采用四氟化鈦為鈦源，Bi(NO3)3 · 5Η20為鉍前軀體用水熱一步法制得。C6cZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑中C6tl作為電子受體能有效地分離電子和空穴，從而提高光催化活性。所以該催化劑能快速高效降解染料廢水，并以羅丹明B，MO染料作為模擬污染物有著較好效果。所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，包括如下步驟I) 一定質(zhì)量的鈦源溶于醇液Α，攪拌4h，制得鈦源溶液；同時將O. 624g的Bi (NO3) 3 · 5H20,溶于醇液B中;攪拌4h，制得鉍源溶液；2)然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi(NO3)3 · 5H20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比分別為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-200°C條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫；3)經(jīng)離心，并用去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到C60/Bi2TiO4F2復(fù)合光催化劑。所述的鈦源和Bi (NO3) 3 · 5H20的質(zhì)量比為1:2。所述的鈦源為硫酸氧鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦、四氯化鈦、四氟化鈦中的一種；其中，優(yōu)選四氟化鈦。
所述的醇液A和醇液B為乙醇、丙三醇、異丙醇、叔丁醇和乙二醇中相同的一種或不同的兩種；其中，優(yōu)選醇液A為叔丁醇，醇液B為乙二醇。所述的叔丁醇和乙二醇的體積分別為10_35mL和O-lOmL。所述的光催化劑性能測試是在液相中完成的，模擬污染物為RhB水溶液。本發(fā)明制備的產(chǎn)品通過以下手段進行結(jié)構(gòu)表征采用在日本理學(xué)Rigaku D/Max-RB型X射線衍射儀上測量的X射線衍射進行樣品的結(jié)構(gòu)分析；采用QuantaChromeNova 4000e型自動物理吸附儀測定樣品的比表面積和孔結(jié)構(gòu)；采用日本JEOL JSM-6380LV型掃描電鏡獲得的掃描電鏡照片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出效果本發(fā)明所使用的化學(xué)試劑均為常用試劑、廉價易得，方法工藝簡單，通過改變C6tl的含量達到復(fù)合催化劑活性最高。同時，在120min，C60含量為1%時C6(l/Bi2Ti04F2復(fù)合光催化劑在可見光降解濃度RhB比Bi2TiO4F2 的提高約 30%。


圖I為所制得的不同C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的XRD圖譜；圖2為所制得的不同C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑樣品的UV-Vis吸收光譜圖；圖3為所制得的不同C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑高分辨掃描電圖；圖4為所制得的不同C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑樣品的透射電鏡圖；圖5為制得不同C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑樣品對染料廢水降解進程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明是如何實現(xiàn)的做進一步詳細、清楚、完整地說明，所列實施例僅對本發(fā)明予以進一步的說明，并不因此而限制本發(fā)明實施例IO. ImL硫酸氧鈦溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 ·5Η20，溶于5mL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將硫酸氧鈦溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后加入一定量的HF4,置入50mL水熱爸，在100-200°C條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例2O. ImL鈦酸四丁酯溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 ·5Η20，溶于IOmL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦酸四丁酯溶液緩緩地加入到Bi (NO3)3 · 5H20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后加入一定量的HF4,置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6-72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例3O. ImL異丙醇鈦溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 · 5H20,溶于IOmL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將異丙醇鈦溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后加入一定量的HF4,置入50mL水熱爸，在100-200°C條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例4O. ImL四氯化鈦溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 ·5Η20，溶于5mL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將四氯化鈦溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ；持續(xù)攪拌30min后加入一定量的HF4，置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例5·O. 08g四氟化鈦溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3)3 · 5H20,溶于5mL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將四氟化鈦溶液緩緩地加入到Bi (NO3)3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例6O. 08g四氟化鈦溶于20mL叔丁醇，加入O. 624g的Bi (NO3) 3 · 5H20,溶于5mL丙三醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例7O. 08g四氟化鈦溶于20mL乙醇，同時加入O. 624gBi (NO3)3 · 5H20，溶于IOmL丙三醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例8O. 08g四氟化鈦溶于20mL異丙醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 ·5Η20，溶于5mL丙三醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例9O. 08g的四氟化鈦溶于20mL叔丁醇，同時加入O. 624g的Bi (NO3) 3 ·5Η20，溶于5mL乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi (NO3) 3 ·5Η20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。實施例10O. 08g四氟化鈦溶于20mL乙醇，同時加入O. 624gBi (NO3) 3 ·5Η20，溶于5乙二醇中，兩溶液分別攪拌4h。然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi(NO3)3 · 5H20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-20(TC條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫。經(jīng)離心和去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到所需樣品。從圖I可以看出，樣品中均為Bi2TiO4F2晶型，隨著C6tl含量的增加，沒有出現(xiàn)C6tl的峰，可能是因為C6tl分布的均勻。 從圖2可以看出，隨著隨著C6tl含量的增加，Bi2TiO4F2在可見光區(qū)的吸收增強。從圖3可以看出，隨著隨著C6tl含量的增加Bi2TiO4F2的形貌保持較好，均為花片堆積成的微米球。從圖4可以看出，花片的表面負載了 C6tl的顆粒。從圖5可以看出，隨著C6tl的增加，活性現(xiàn)增加后降低，其中當(dāng)C6tl含量為1%時活性最好。
權(quán)利要求
1.C6cZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下其步驟為 1)一定質(zhì)量的鈦源溶于醇液A，攪拌4h，制得鈦源溶液；同時將O. 624g的Bi (NO3) 3 · 5H20,溶于醇液B中;攪拌4h，制得鉍源溶液； 2)然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi(NO3)3 · 5H20溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C6tl甲苯溶液，使C6tl與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比分別為0. 5%、1%、2%、5% ;持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-200°C條件下保持6_72h后自然冷卻至室溫； 3)經(jīng)離心，并用去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80°C下真空干燥12h得到C6tl/Bi2TiO4F2復(fù)合光催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的鈦源和Bi (NO3) 3 · 5H20的質(zhì)量比為1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的鈦源為硫酸氧鈦、鈦酸四丁酯、異丙醇鈦、四氯化鈦、四氟化鈦中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的鈦源為四氟化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的醇液A和醇液B為乙醇、丙三醇、異丙醇、叔丁醇和乙二醇中相同的一種或不同的兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的醇液A為叔丁醇和醇液B為乙二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的C6tZBi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征如下所述的叔丁醇和乙二醇的體積分別為10-35mL和0-10mL。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種C60/Bi2TiO4F2復(fù)合光催化劑的制備方法，其步驟為一定質(zhì)量的鈦源溶于醇液A，攪拌4h，制得鈦源溶液；同時將0.624g的Bi(NO3)3·5H2O，溶于醇液B中；攪拌4h，制得鉍源溶液；然后將鈦源溶液緩緩地加入到Bi(NO3)3·5H2O溶液中，然后加入不同體積的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60與Bi2TiO4F2的質(zhì)量比分別為0.5%、1%、2%、5%；持續(xù)攪拌30min后置入50mL水熱釜，在100-200℃條件下保持6-72h后自然冷卻至室溫；經(jīng)離心，并用去離子水和乙醇各洗滌三次后，在80℃下真空干燥12h得到C60/Bi2TiO4F2復(fù)合光催化劑。其有益效果為所使用的化學(xué)試劑均為常用試劑、廉價易得，方法工藝簡單。
文檔編號B01J27/135GK102941106SQ201210480839
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李貴生, 蔣波, 徐鵬鵬, 張蝶青, 李和興 申請人:上海師范大學(xué)