專利名稱：一種尿素摻雜可見光高活性二氧化鈦薄膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于紡織化工環(huán)境技術領域，具體涉及一種尿素摻雜具有可見光高催化活 性TiO2薄膜的制備。
背景技術：
紡織印染工業(yè)染色廢水色度高、成分復雜、具有較大的生物毒性、誘變性和致癌 性，從而造成嚴重的環(huán)境污染，危害到人類的生存。由于染料性能的穩(wěn)定性和結構的多樣 性，使得脫色難度很大。TiO2光催化脫色印染廢水具有低能耗、易操作、無二次污染等優(yōu)點， 能有效地降解廢水中的有機物，脫去廢水顏色。但是TiA的禁帶寬度大，只能在紫外光區(qū) 顯示化學活性，對可見光的吸收差，對太陽能的利用率約5%，極大地限制了其應用范圍。通 常采用摻雜金屬或非金屬的方式增加其可見光活性。目前報道的有非金屬如C、N、S等元素 以及金屬元素Fe、Cr、Sb等元素的摻雜等。大部分制備TW2薄膜使用浸漬-提拉法，磁控濺射等方法。旋轉涂膜已經(jīng)成功用 于玻璃等很多行業(yè)，但在制備TiA薄膜方面則運用不多。專利ZL200510083038. 0發(fā)明了 一種由二氧化鈦為主體的負載在多種載體上，配合共沉淀結合溶膠凝膠-凝膠結合超臨界 流體干燥組合技術和浸漬提拉兩種制備方法，摻雜了錫、鐵、鋅、鈰、銀、錳、鎢、硅、釩、鋯、銅 的一種或多種元素的，能在太陽光照射下有效降解有機物的二元或者多元載體型納米復合 光催化劑的制備技術；專利ZL200510017433. 9采用二氧化鈦溶膠-凝膠法和硝酸銀溶液超 聲噴霧熱解法相結合制備貴金屬稀土氧化物納米二氧化鈦薄膜，在可見光下具有很強的催 化活性，擔載在玻璃上，可以用于分解室內裝修引起有害氣體的污染。由于TiA薄膜制備過程中所需要的熱處理溫度比較高，從而限制了 TiA薄膜在一 些不耐熱材料或難以熱處理的大面積表面上的應用。專利ZL200310109844. 1合成氯摻雜 改性二氧化鈦納米材料，經(jīng)過30(TC -70(TC空氣氣氛中煅燒，使催化劑具有受可見光輻射 也能激發(fā)的禁帶寬度，實現(xiàn)對可見光的全額吸收。專利ZL200410033800. X公開了一種在可 見光下具有催化活性的二氧化鈦薄膜及其制備方法。通過溶膠-凝膠法在T^2溶膠中加 入鋰鹽和銻鹽，在400°C熱處理下獲得薄膜，可見光下脫色甲基橙，分解效率為32% -67%。 本發(fā)明采用旋轉涂膜制備尿素摻雜TiO2薄膜，無需高溫熱處理，對亞甲基藍溶液脫色率高 達 91.9%。

發(fā)明內容
本發(fā)明利用溶膠-凝膠法制備尿素摻雜TiA溶膠，利用旋轉涂膜在40°c -IOO0C 溫度下得到尿素摻雜TW2薄膜，用脫色亞甲基藍溶液來評價薄膜可見光催化活性，其具體 步驟如下(1)制備尿素摻雜TiA溶膠在錐形瓶中先后加入30-50份水，34-52份lmol/L鹽酸和1_4份尿素，在磁力攪拌 器上攪拌10-30min，混合均勻；將7_12份鈦酸四正丁酯以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中，滴加完成后，在室溫下靜置陳化3-8天后備用。(2)基材清洗處理在0. 1 % -1 %的氫氧化鈉溶液中浸泡Ι-lOmin，再用pH值1_4的鹽酸浸泡 10-50min，用水充分沖洗，乙醇潤濕并40°C _100°C下烘干。(3)制備尿素摻雜TiA薄膜采用旋轉涂膜法在基材上制備薄膜，涂膜速度500-4000rpm，涂膜時間10_60s，每 次涂覆完畢，于40°C -100°C下處理5-15min，重復涂膜1_5次。(4)尿素摻雜TW2薄膜脫色亞甲基藍將尿素摻雜TiO2薄膜和Hmg/L亞甲基藍溶液一起置于敞口容器中，在功率為 4. 2-21. Omff/cm2的可見光下進行光催化反應對_3他，使染料溶液達到脫色的目的。本發(fā)明中的基材是普通玻璃片、載玻片、石英玻璃片。本發(fā)明有益效果是含有尿素溶膠制備的TW2薄膜，獲得可見光下對亞甲基藍脫色 率達91.9%的高催化活性；提供一種利用旋轉涂膜法在較低溫度處理下制備出TiO2薄膜 的方法；操作方便，無需高溫熱處理。
具體實施例方式通過以下的實施例將有助于進一步的理解本發(fā)明，但不能限定本發(fā)明的內容。實施例一在錐形瓶中先后加入40份水，49份lmol/L鹽酸和3份尿素，在磁力攪拌器上攪 拌30min，混合均勻；將9份鈦酸四正丁酯以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中，滴加完 成后，在室溫下靜置陳化5天后備用。將基材普通玻璃在的氫氧化鈉溶液中浸泡:3min， 再用PH值2的鹽酸浸泡20min，用水充分沖洗，乙醇潤濕并60°C下烘干。采用旋轉涂膜法在普通玻璃上制備薄膜，涂膜速度2500rpm，涂膜時間30s，每次 涂覆完畢，于60°C下處理lOmin，重復涂膜5次。將尿素摻雜TW2薄膜和3mg/L亞甲基藍 溶液一起置于敞口容器中，在功率為21. Omff/cm2的可見光下進行光催化反應36h，脫色率達 91. 9%。實施例二在錐形瓶中先后加入50份水，41份lmol/L鹽酸和1份尿素，在磁力攪拌器上攪 拌lOmin，混合均勻；將8份鈦酸四正丁酯以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中，滴加完 成后，在室溫下靜置陳化7天后備用。將基材載玻片在0. 4%的氫氧化鈉溶液中浸泡5min， 再用PH值2的鹽酸浸泡30min，用水充分沖洗，乙醇潤濕并80°C下烘干。采用旋轉涂膜法在載玻片上制備薄膜，涂膜速度3500rpm，涂膜時間60s，每次涂 覆完畢，于80°C下處理lOmin，重復涂膜2次。將尿素摻雜TW2薄膜和2mg/L亞甲基藍溶 液一起置于敞口容器中，在功率為8. 4mff/cm2的可見光下進行光催化反應30h，脫色率達 85. 5%。實施例三在錐形瓶中先后加入38份水，50份lmol/L鹽酸和2份尿素，在磁力攪拌器上攪 拌25min，混合均勻；將10份鈦酸四正丁酯以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中，滴加完 成后，在室溫下靜置陳化8天后備用。將基材石英玻璃片在0. 7%的氫氧化鈉溶液中浸泡6min,再用pH值4的鹽酸浸泡40min，用水充分沖洗，乙醇潤濕并100°C下烘干。

采用旋轉涂膜法在石英玻璃片上制備薄膜，涂膜速度IOOOrpm，涂膜時間50s，每 次涂覆完畢，于100°c下處理lOmin，重復涂膜4次。將尿素摻雜TW2薄膜和3mg/L亞甲基 藍溶液一起置于敞口容器中，在功率為12. 6mff/cm2的可見光下進行光催化反應30h，脫色率 達 87. 3%0
權利要求
1.一種尿素摻雜可見光高活性二氧化鈦薄膜的制備方法，其特征在于在錐形瓶中先后 加入30-50份水，34-52份lmol/L鹽酸和1_4份尿素，在磁力攪拌器上攪拌10-30min，混合 均勻；將7-12份鈦酸四正丁酯以ldrop/s的速度滴加到上述混合液中，靜置陳化3_8天后 備用；采用旋轉涂膜法在基材上制備薄膜，涂膜速度500-4000rpm，涂膜時間10_60s，每次 涂覆完畢，于40°C -100°C下處理5-15min，重復涂膜1_5次；可見光下對亞甲基藍溶液脫色 率達91.9%。
2.根據(jù)權利要求1的制備方法，其特征在于所用的基材是普通玻璃片、載玻片、石英玻璃片ο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尿素摻雜可見光高活性二氧化鈦薄膜的制備方法，屬于紡織化工環(huán)境技術領域。通過溶膠-凝膠法制備尿素摻雜TiO2溶膠，利用旋轉涂膜在40℃-100℃溫度下得到尿素摻雜二氧化鈦薄膜，涂膜速度500-4000rpm，涂膜時間10-60s，重復涂膜1-5次，獲得可見光下對亞甲基藍脫色率達91.9％的高催化活性。涂膜方法操作方便，薄膜無需高溫熱處理。
文檔編號C02F1/30GK102091659SQ20101057562
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者姚俊, 王潮霞, 田安麗 申請人:江南大學