專利名稱：鉑和磷酸鹽改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用鉬和磷酸鹽改性的二氧化鈦(即P-PVTiO2)光催化劑，能在光催化過程中降解污水中的還原性有機(jī)污染物同時(shí)可以顯著產(chǎn)生氫氣，具體地說是設(shè)計(jì)一種消除污水中具有還原性有機(jī)污染物特別是芳香污染物同時(shí)較為顯著生產(chǎn)氫氣的催化劑。
背景技術(shù)：
光催化分解水由于其能直接利用太陽能，通過催化作用生產(chǎn)清潔能源載體氫氣的前景而獲得廣泛的關(guān)注?；驹硎枪獯呋瘎┰诠庹盏淖饔孟律a(chǎn)具有反應(yīng)活性的光生電子和光生空穴。光生電子還原水生成氫氣，而光生空穴氧化水產(chǎn)生氧氣。目前的光解技術(shù)存在的尚需改進(jìn)的不足是氫氣生產(chǎn)的效率不高。針對這一不足的改進(jìn)很多包括開發(fā)新的更高光催化活性的光催化劑和添加電子給體。已報(bào)道的添加電子給體甲醛、甲酸和生物質(zhì)等在強(qiáng)紫外線(如高壓汞燈)照射下能促進(jìn)光催化氫氣的生產(chǎn)。而弱紫外光功率低，散熱少，無危害，因此近年來很受青睞。利用金屬改性的TiO2光催化劑在弱紫外光的照射下降解還原性有機(jī)物和中間體并且促進(jìn)氫氣的生產(chǎn)也有相關(guān)的實(shí)踐。但是目前，還未見有加入氟離子對于光催化中有機(jī)物的降解速率以及產(chǎn)氫的速率和效率都有相應(yīng)的提高方面的研究報(bào)道，目前這樣研究還是空白。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鉬和氟離子改性的TiO2光催化劑的制備方法，能在光催化過程中降解污水中的還原性有機(jī)污染物同時(shí)顯著產(chǎn)生氫氣。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種鉬和磷酸鹽改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，該方法包括如下步驟
(1)制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的取4.Hg TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液；
(2)取24u mo I氯鉬酸加入步驟(I)制得的TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，得到混合溶液，然后再用200W高壓汞燈照射混合溶液30min ；
(3)對步驟(2)中經(jīng)高壓汞燈照射過的混合溶液進(jìn)行過濾操作，并收集截留在濾紙上的粉末，用去離子水洗凈收集到的粉末，得到金屬鉬改性的TiO2催化劑；
(4)取30mmol磷酸溶解于IOOmL水中，形成磷酸水溶液,取0.1g步驟(3)制得的金屬鉬改性的TiO2催化劑粉末加入到磷酸水溶液中，浸泡5h ；
(5)對步驟(4)制得的懸浮液進(jìn)行過濾操作，收集截留的粉末，并將其放入烘干爐中，在100°C溫度下烘干1. 5h，取出所得粉末放入坩堝中，在300°C溫度下烘烤lh，再用去離子水洗凈粉末，即得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑(即P-PVTiO2催化劑)。上述方法是利用光分解沉積法改性二氧化鈦，并用浸潰-干燥的方法在TiO2表面附著Pt和磷酸根離子，并通過灼燒的方式制備P-PVTiO2光催化劑。本發(fā)明步驟(2)中Pt與TiO2的質(zhì)量比是1:99。
本發(fā)明步驟(4)中金屬鉬沉積TiO2催化劑與磷酸的質(zhì)量配比為1:30。本發(fā)明的有益效果是在TiO2光催化劑表面附著Pt離子和磷酸根離子，使得光催化降解有機(jī)物的速率加快，氫氣生產(chǎn)的速率加快，產(chǎn)出的氫氣量明顯增加。


圖1為本發(fā)明制備的P-PVTiO2催化劑材料X射線光電子能譜分析圖(結(jié)合能在65-80ev 之間)。圖2為本發(fā)明制備的P-PVTiO2催化劑材料X射線光電子能譜分析圖(結(jié)合能在127-137ev 之間)。圖3為本發(fā)明中制備的P-Pt/Ti02催化劑在紫外光光催化的生產(chǎn)氫氣的產(chǎn)量和四氯苯酹的含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)例原料為德國德固賽(Degussa)公司生產(chǎn)的TiO2顆粒，基本粒徑為20nm，購于市場。實(shí)例I
改性光催化劑的光沉積制備方法首先取4. 71g Degussa P25 TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液；然后將24 y mol六水合氯鉬酸水溶液加入TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，在200W高壓汞燈下的照射30min。反應(yīng)結(jié)束后用5號砂芯漏斗和真空減壓過濾，再用去離子水洗滌過濾產(chǎn)物。再將制成的PVTiO2粉末取0. lg，投入H3PO4溶液中，其中H3PO4溶液是取30mmol H3PO4溶于100ml H2O中制成的磷酸溶液，浸泡5 h后過濾，并把收集到的TiO2粉末放到烘箱中，在100°C中烘干1. 5h后，取出所得粉末放入坩堝中，再在300°C的溫度下灼燒I h。用蒸餾水洗凈制得的TiO2粉末。此試樣的X射線光電子能譜分析圖見圖1和圖2，由圖中出現(xiàn)的兩個(gè)圖中出現(xiàn)的峰值可以看出TiO2粉末表面存在用于改性的鉬和磷酸鹽，改性后的P-PVTiO2催化劑在紫外光光催化的生產(chǎn)氫氣的量和四氯苯酚含量隨反應(yīng)時(shí)間的變化示意圖見圖3，圖中曲線表明產(chǎn)生氫氣的量很大且產(chǎn)生速率很快，同時(shí)四氯苯酚效率也很快。
權(quán)利要求
1.一種鉬和磷酸鹽改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 (1)取4.71g TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液； (2)取24μ mo I氯鉬酸加入步驟(I)制得的TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，得到混合溶液，然后再用200W高壓汞燈照射混合溶液30min ； (3)對步驟(2)中經(jīng)高壓汞燈照射過的混合溶液進(jìn)行過濾操作，并收集截留在濾紙上的粉末，用去離子水洗凈收集到的粉末，得到金屬鉬改性的TiO2催化劑； (4)取30mmol磷酸溶解于IOOmL水中，形成磷酸水溶液,取O.1g步驟(3)制得的金屬鉬改性的TiO2催化劑粉末加入到磷酸水溶液中，浸泡5h ； (5)對步驟(4)制得的懸浮液進(jìn)行過濾操作，收集截留的粉末，并將其放入烘干爐中，在100°C溫度下烘干1. 5h，取出所得粉末放入坩堝中，在300°C溫度下烘烤lh，再用去離子水洗凈粉末，即得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的鉬和氟離子改性的TiO2光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中Pt與TiO2的質(zhì)量比是1:99。
3.如權(quán)利要求1所述的鉬和磷酸鹽改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(4)中金屬鉬沉積TiO2催化劑與磷酸鹽的質(zhì)量配比為1:30。
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬鉑和磷酸鹽改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法。包括如下步驟(1)將二氧化鈦粉末浸泡在氯鉑酸溶液中，再加入甲醇，用200W高壓汞燈照射混合溶液30min,制成金屬鉑改性的TiO2催化劑的懸浮液；(2)對步驟(1)得到的懸浮液過濾，用去離子水洗凈濾出顆粒，得到金屬鉑改性的TiO2催化劑粉末；(3)將制得的樣品浸泡于磷酸水溶液中5h；(4)對步驟(3)制得的懸浮液進(jìn)行過濾，得到催化劑樣品，并通過烘干和焙燒制得最終的催化劑。本發(fā)明的有益效果是在TiO2光催化劑表面附著Pt離子和磷酸根離子，使得光催化降解有機(jī)物的速率加快，氫氣生產(chǎn)的速率加快，產(chǎn)出的氫氣量明顯增加。
文檔編號B01J27/185GK103041836SQ20121055723
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者李軼, 王玉明, 張文龍, 王大偉, 陳海蓉, 王晴 申請人:河海大學(xué)