本發(fā)明涉及一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法。
背景技術(shù)：
tio2是無毒、低廉、穩(wěn)定性好、催化活性高的光催化劑而得到廣泛使用。為提高其對太陽光的利用率，通常摻雜非金屬元素，降低tio2禁帶寬度，使其在可見光區(qū)激發(fā)。如p摻雜能提高tio2的比表面積、減少晶粒尺寸、抑制銳鈦礦型tio2向金紅石相轉(zhuǎn)化，并且在可見光區(qū)存在吸收尾，從而有效地提高tio2的可見光催化性能。shi等發(fā)現(xiàn)采用na2hpo4作為前軀體制備的磷摻雜tio2具有比純tio2更高的可見光催化性能。ozaki等制備了多種不同元素改性的tio2光催化劑發(fā)現(xiàn)，磷摻雜的tio2具有最佳光解性能。由此可見磷摻雜可有效提高tio2的光吸收性能和光催化反應(yīng)性能。桑換新課題組研究發(fā)現(xiàn)，納米管結(jié)構(gòu)催化劑的一維結(jié)構(gòu)和高比表面積特性，有利于光生電子-空穴的分離以及加速光生電子的傳輸，導(dǎo)致p摻雜tio2納米管的光催化活性明顯高于p摻雜tio2納米顆粒。
埃洛石納米管（hnts）是一種新型的天然多孔納米晶體材料，價(jià)廉易得，不僅同樣具備高比表面積和一維納米尺寸空間效應(yīng)，更具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和明顯的資源優(yōu)勢。hnts是一種形態(tài)完整的中空管狀結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，不封端，管腔內(nèi)徑通常為10~50nm，管長為500～1000nm，內(nèi)表面結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有作為tio2納米光催化劑載體，提高其比表面積和提供一維結(jié)構(gòu)，提高其光生電子-空穴的分離和光電子的傳輸?shù)臐摿Α?/p>
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法，該方法工藝簡單，成本和耗能低，操作方便，可有效提高其光生電子-空穴的分離和光電子的傳輸，光催化活性明顯提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案：一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法，以低成本天然埃洛石納米管（hnts）為載體，以鈦酸丁酯、次磷酸為前驅(qū)物，通過溶膠凝膠、離心、干燥、煅燒等程序制備一維負(fù)載型p摻雜tio2復(fù)合光催化劑，具體包括如下步驟：（1）將一定量次磷酸溶于乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入一定量hnts粉末，超聲5min，繼續(xù)攪拌2h；（2）將一定量鈦酸丁酯溶于乙醇溶液中，磁力攪拌下緩慢加入（1）中溶液，繼續(xù)攪拌2h，然后50℃下陳化4h，經(jīng)過離心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅燒4h，制備得到一維負(fù)載p摻雜tio2催化劑，其中p摻雜tio2納米顆粒高度分散于hnts表面和管徑內(nèi)部，直徑為0.1～5nm。
所述一維催化載體為天然埃洛石納米管（hnts）。
所述p源為次磷酸。
所述催化活性中心成分為p摻雜tio2納米顆粒，直徑為0.1～5nm。
所述p摻雜tio2納米顆粒高度分散于hnts表面和管徑內(nèi)部。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：埃洛石納米管價(jià)格低廉，具有一維尺寸特征，可高度分散tio2，有效提高其光生電子-空穴的分離和光電子的傳輸；磷摻雜二氧化鈦具有提高tio2的比表面積、減少晶粒尺寸、抑制銳鈦礦型tio2向金紅石相轉(zhuǎn)化，并且使其光響應(yīng)發(fā)生紅移，有利于提高催化劑對太陽能的利用率。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但是它們并不是對本發(fā)明作任何限制。這里僅指出，本發(fā)明中使用的試劑和測試設(shè)備除特別標(biāo)明出處之外，均為市售的通用產(chǎn)品。
實(shí)施例1。
一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法，包括如下步驟：（1）將0.5g次磷酸溶于30ml體積比為5：4：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入10ghnts粉末，超聲5min，繼續(xù)攪拌2h；（2）將5ml鈦酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力攪拌下緩慢加入（1）中溶液，繼續(xù)攪拌2h，然后50℃下陳化4h，經(jīng)過離心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅燒4h，制備得到一維負(fù)載p摻雜tio2催化劑，其中p摻雜tio2納米顆粒高度分散于hnts表面和管徑內(nèi)部，直徑為0.8nm。
實(shí)施例2。
一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法，包括如下步驟：（1）將0.3g次磷酸溶于30ml體積比為5：3：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入15ghnts粉末，超聲5min，繼續(xù)攪拌2h；（2）將8ml鈦酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力攪拌下緩慢加入（1）中溶液，繼續(xù)攪拌2h，然后50℃下陳化4h，經(jīng)過離心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅燒4h，制備得到一維負(fù)載型p摻雜tio2復(fù)合光催化劑，p摻雜tio2納米顆粒高度分散于hnts表面和管徑內(nèi)部，直徑為2nm。
實(shí)施例3。
一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2催化劑制備方法，包括如下步驟：（1）將0.8g次磷酸溶于30ml體積比為5：2：1的乙醇、冰醋酸和水的混合溶液中，然后加入20ghnts粉末，超聲5min，繼續(xù)攪拌2h；（2）將15ml鈦酸丁酯溶于40ml乙醇溶液中，磁力攪拌下緩慢加入（1）中溶液，繼續(xù)攪拌2h，然后50℃下陳化4h，經(jīng)過離心后得到的沉淀物于120℃干燥，干燥后研磨成粉末并于500℃煅燒4h，制備得到一維負(fù)載p摻雜tio2催化劑，p摻雜tio2納米顆粒高度分散于hnts表面和管徑內(nèi)部，直徑為3.5nm。
本發(fā)明公開一種一維納米材料負(fù)載p摻雜tio2復(fù)合光催化劑的制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變工藝路線等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，盡管本發(fā)明的方法已通過較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容與范圍內(nèi)對本文所述的方法進(jìn)行改動或重新組合，來實(shí)現(xiàn)最終結(jié)果。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明的內(nèi)容和范圍。