溶液法自組裝Bi₁₂TiO₂₀微米花的製備方法

2023-05-10 05:03:41 2

專利名稱：溶液法自組裝Bi12TiO20微米花的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種溶液法自組裝Bi12Ti02。微米花的製備方法，屬於光催化材料的制 備技術。
背景技術：
作為半導體光催化劑的Ti02，由於具有對化學和生物的惰性、高穩定性、無毒性和 低成本等優點，其在環境汙染治理技術以及光照水解制氫等方面得到了極為廣泛的研究和 應用。但1102的兩個固有缺陷限制了它的實際應用[(a)A.Fujishima， K. Honda， Nature 1972,238,37—38 ; (b)A. Fujishima， T. N. Rao， D. A. Tryk， J. Photochem. Photobiol. C 2000， 1，1_21 ; (c)D. A. Tryk， A. Fujishima, K. Honda， Electrochim. Acta 2000，45，2363-2376 ; (d)R. Levinson， P. Berdahl，H.Akbari， Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2005,89,319-349]: (l)Ti02的帶隙較寬，只能被波長小於386. 5nm的紫外光激發，而佔地達地面太陽光總能量 90%的可見光不能被利用；(2)Ti02中光激發產生的電子與空穴非常容易複合，導致其光量 子效率極低，極大地影響1102的光催化活性。為此，對1102進行修飾改性、擴展其有效光頻 率響應範圍以及開發新型半導體光催化劑，成為一個備受關注的研究焦點。
然而新型鈦酸鉍化合物也受到特別的關注，其包括有Bi4Ti3012， Bi2Ti207， Bi2Ti40u， Bi12Ti02。， 812。11032等。這一系列作為半導體光催化劑，研究者做了大量的工 作，並展示Bi12Ti02。的光催化活性最強，達到了與P-25相同的活性[W. F. Yao， H. Wang， X. H. Xu， X. F. Cheng， J. Huang， S. X. Shang， X. N. Yang， M. Wang， Appl. Catal. A. 2003， 243， 185]。 Yao等人用化學溶液沉積法首次報導了B^Ti02。晶體在紫外光範圍內對甲基橙溶 液的光催化性能並作了摻雜改性的研究[W. F. Yao， H. Wang， X. H. Xu， Y. Zhang， X. N. Yang， S. X. Shang， Y. H丄iu， J. T. Zhou， M. Wang， Journal of Molecular Catalysis A :Chemical 202 (2003) 305-3但作為Bi 12Ti02。納米粉體，光催化性能仍局限在紫外光範圍內。Zhou 等人用傳統固相燒結法合成81121102。並展示了在可見光範圍內對甲醇的光催化性能 [J. K. Zhou， Z. G. Zou， A. K. Ray， X. S. Zhao， Ind. Eng. Chem. Res. 2007， 46， 745]，但基於傳統固 相燒結法之上，Bi12Ti02。粉體具有很大顆粒尺寸(微米級)，以至於大大影響了其光催化性 能。Xu等人用共沉澱法製備Bi12Ti02。納米粉體並對比研究了紫外光和可見光對苯酚溶液 的光催化性能[S. H. Xu， W. F Shangguan， J. Yuan, J. W. Shi， M. X. Chen， Materials Science and Engineering B 137 (2007) 108-111]，儘管獲得納米級的BiJiO加粉體並研究延伸到了 可見光範圍，但在可見光範圍內的光催化性能沒有大幅度的提高。眾多研究表明，81121102。 的確是一良好的光催化劑，但對工藝條件沒有提出新的技術方案，也沒有探索出新的形貌， 很大程度地影響著鈦酸鉍材料的物理及化學性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種溶液法自組裝Bi12Ti02。微米花的製備方法，該方法過程 簡單，所製得的Bi12Ti02。微米花，在可見光條件下具有良好的光催化性能。
本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種溶液法自組裝81121102。微米花的制 備方法，其特徵在於包括以下過程 1.按硝酸鉍(Bi (N03)3 5H20)與鈦酸四乙酯(Ti (0C3H7)4)的摩爾比為 (0. 571-0. 857) : (0. 429-0. 143)，稱取硝酸鉍(Bi (N03)3 *5H20)和鈦酸四乙酯(Ti (0C3H7)4) 進行配料，按每摩爾配料加5-30ml的去離子水，將配料溶於去離子水中，攪拌10-50分鐘， 用氫氧化鉀(KOH)調節溶液的pH值達到10-14 ; 2.向步驟1製得的溶液中，按每摩爾配料滴加0.075-0. 15mmol的質量濃度 為10-30%的聚乙烯醇溶液，經攪拌10-50分鐘得前驅體溶液，前驅體溶液再經超聲分散 10-50分鐘； 3.將步驟2製得的前驅體溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，再加入去離子 水使反應容器的填充度為60-80%，前驅體溶液的反應溫度為120-16(TC，反應時間為1_32 小時，待反應結束，採用1500-3000rpm的轉速的離心分離機，從反應物中分離出產物，分離 出的產物再用去離子水衝洗，然後在60-10(TC條件下烘乾，得到自組裝的Bi12Ti02。微米花。
本發明的優點在於，製備過程簡單，所製得的81121102。微米花在可見光範圍內具 有良好的光催化性能。
具體實施例方式
稱取0. 85mol硝酸鉍(Bi (N03)3 5H20)和0. 15mol鈦酸四乙酯(Ti (OC3H7)4)，將 其溶解在10ml去離子水中，攪拌30分鐘，用氫氧化鉀(KOH)調節pH值在14，之後滴加 0. 125mmol聚乙烯醇溶液(質量濃度為17. 5% )，其先驅體溶液攪拌30分鐘，再將該溶液 超聲分散30分鐘。然後將該溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，再加入去離子水使反 應容器的填充度為80%。前驅體溶液的反應溫度為15(TC，反應時間為24小時。待反應結 束，產物從反應物中用離心分離機分離(分離速度3000rpm)、再用去離子水衝洗產物3次， 然後在8(TC條件下烘乾，獲得高催化性能的Bi12Ti02。微米花。
權利要求
一種溶液法自組裝Bi12TiO20微米花的製備方法，其特徵在於包括以下過程1)按硝酸鉍與鈦酸四乙酯的摩爾比為(0.571-0.857)∶(0.429-0.143)，稱取硝酸鉍和鈦酸四乙酯進行配料，按每摩爾配料加5-30ml的去離子水，將配料溶於去離子水中，攪拌10-50分鐘，用氫氧化鉀調節溶液的pH值達到10-14；2)向步驟1)製得的溶液中，按每摩爾配料滴加0.075-0.15mmol的濃度為10-30wt％的聚乙烯醇溶液，經攪拌10-50分鐘得前驅體溶液，前驅體溶液再經超聲分散10-50分鐘；3)將步驟2)製得的前驅體溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，再加入去離子水使反應容器的填充度為60-80％，前驅體溶液的反應溫度為120-160℃，反應時間為1-32小時，待反應結束，採用1500-3000rpm的轉速的離心分離機，從反應物中分離出產物，分離出的產物再用去離子水衝洗，然後在60-100℃條件下烘乾，得到自組裝的Bi12TiO20微米花。
全文摘要
本發明涉及一種溶液法自組裝Bi12TiO20微米花的製備方法，屬於光催化材料的製備技術。該方法包括以下過程以硝酸鉍與鈦酸四乙酯按摩爾比為(0.571-0.857)∶(0.429-0.143)進行配料，配料加入去離子水，用氫氧化鉀調節溶液的pH；向製得的溶液中滴加聚乙烯醇溶液，經攪拌和超聲分散得前驅體溶液；前驅體溶液轉移至反應釜中，再加入去離子水，在溫度為120-160℃，反應1-32小時，採用離心分離機從反應物中分離出產物，再經去離子水衝洗及烘乾，得到自組裝的Bi12TiO2微米花。本發明的優點在於，製備過程簡單，所製得的Bi12TiO20微米花，在可見光條件下具有良好的光催化性能。
文檔編號C01G29/00GK101774639SQ20091022869
公開日2010年7月14日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者侯軍剛, 曲遠方 申請人:天津大學