一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法
【專利說明】
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及一種工藝制備方法，特別是一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]近年來，全球面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。光催化技術(shù)具有成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，已經(jīng)成為未來高新技術(shù)的新希望。在此背景下，人們對(duì)開發(fā)新型光催化材料表現(xiàn)出濃厚的興趣。
[0003]1972年，日本東京大學(xué)Fujishima和Honda研宄發(fā)現(xiàn)，利用Ti02單晶進(jìn)行光催化反應(yīng)可以使水分解成氫氣和氧氣。這一開創(chuàng)性工作標(biāo)志著光電現(xiàn)象應(yīng)用于光催化分解水制氫研宄的全面啟動(dòng)。在過去幾十年里，人們?cè)诠獯呋牧祥_發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行了大量研宄。以Τ?02為例，揭示了晶體結(jié)構(gòu)、表面羥基自由基和氧缺陷對(duì)量子效率的影響機(jī)制；采用元素?fù)诫s、復(fù)合半導(dǎo)體以及光敏華等手段拓展其光催化活性到可見光相應(yīng)范圍；通過在其表面沉積貴金屬納米顆?？梢蕴岣唠娮?空穴對(duì)的分離效率，提高其光催化活性。以Ti02為載體的光催化技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于廢水處理、空氣凈化、自潔表面、染料敏華太陽電池以及抗菌等多個(gè)領(lǐng)域。
[0004]盡管人們對(duì)光催化的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用取得了很大進(jìn)步，但是目前對(duì)光催化作用機(jī)理的研宄成果不足以指導(dǎo)光催化技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。另一方面，現(xiàn)有光催化材料的光響應(yīng)范圍窄，量子轉(zhuǎn)化效率低，太陽能利用率低，依然是制約光催化材料應(yīng)用的瓶頸。尋找和制備高量子效率光催化材料是實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化的先決條件。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，該制備方法工藝簡單，可以得到可見光相應(yīng)的光催化材料。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0007](I)配置溶液:將Cu離子(Cu2+)溶于水中，加入5-20ml濃度為25%的氨水，形成絡(luò)合物，溶液PH值為10 ；
[0008](2)制備復(fù)合材料:向步驟(I)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室溫下攪拌2到5小時(shí)，然后再向其加入l-2g 二氧化鈦粉體，繼續(xù)攪拌2到5小時(shí)；
[0009](3)烘干:100°C烘干 5-12 小時(shí)；
[0010](4)煅燒:350-500°C焙燒 1-10 小時(shí)；
[0011](5)獲得納米級(jí)復(fù)合二氧化鈦光催化材料。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)越性在于:制備的復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料粒徑小，具有可見光相應(yīng)的特點(diǎn)，具有很好的催化性能；該制備方法操作簡單，批量制備重復(fù)性好，且制備成本低廉。(四)【附圖說明】:
[0013]圖1為本發(fā)明所涉復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料催化分解水性能測試圖。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0014]實(shí)施例1:一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0015]I)稱取0.336g硝酸銅，加入1mL蒸餾水，待硝酸銅完全溶解后，再加入適量氨水與硝酸銅混合處理，加入氨水的量根據(jù)溶液pH值為10來調(diào)節(jié)；
[0016]2)制備復(fù)合材料:向步驟(I)得到的溶液中加入0.0lg碳粉，攪拌兩小時(shí)，然后再加入Ig 二氧化鈦粉體，繼續(xù)攪拌兩小時(shí)；
[0017]3)烘干:用恒溫干燥箱100°C烘干，5小時(shí)；
[0018]4)焙燒:用馬弗爐350°C焙燒2小時(shí)獲得復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料。
[0019]實(shí)施例2:—種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步驟:
[0020]I)稱取0.336g硝酸銅，加入1mL蒸餾水，待硝酸銅完全溶解后，再加入適量氨水與硝酸銅混合處理，加入氨水的量根據(jù)溶液pH值為10來調(diào)節(jié)；
[0021]2)制備復(fù)合材料:向步驟(I)得到的溶液中加入0.02g碳粉，攪拌三小時(shí)，然后再加入2g 二氧化鈦粉體，繼續(xù)攪拌四小時(shí)；
[0022]3)烘干:用恒溫干燥箱100°C烘干，10小時(shí)；
[0023]4)焙燒:用馬弗爐500°C焙燒I小時(shí)獲得復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料。
[0024]光催化分解水制氫性能測試，光催化反應(yīng)在密閉的真空玻璃系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。催化劑(0.1克)在磁力攪拌下懸浮在反應(yīng)溶液中。光照前，將體系內(nèi)的空氣抽空，整個(gè)反應(yīng)在室溫進(jìn)行。光照模式為頂式照射法，光源為日本生產(chǎn)的氙燈，輻射波長大于300nm，功率為300W，工作電壓為100V，電流為20A。產(chǎn)生的氣體在真空系統(tǒng)內(nèi)通過空氣循環(huán)泵混合均勻，氫氣的量通過在線氣象色譜進(jìn)行檢測。
[0025]從圖1可以看到，只是二氧化鈦的催化劑基本沒有光催化性能，而實(shí)例I和實(shí)例2制備的催化劑具有很好的催化性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)配置溶液:將Cu離子即Cu2+溶于水中，加入5-20ml濃度為25%的氨水，形成絡(luò)合物，溶液PH值為10 ； (2)制備復(fù)合材料:向步驟(I)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室溫下攪拌2到5小時(shí)，然后再向其加入l-2g 二氧化鈦粉體，繼續(xù)攪拌2到5小時(shí)； (3)烘干:100°C烘干5-12小時(shí)； (4)煅燒:350-500°C焙燒1-10小時(shí)； (5)獲得納米級(jí)復(fù)合二氧化鈦光催化材料。
【專利摘要】一種制備復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料的方法，其特征在于它包括以下步驟：(1)配置溶液：將Cu離子(Cu2+)溶于水中，加入5-20ml濃度為25％的氨水，形成絡(luò)合物，溶液pH值為10；(2)制備復(fù)合材料：向步驟(1)得到的溶液中加入0.01-0.05g碳材料，室溫下攪拌2到5小時(shí)，然后再向其加入1-2g二氧化鈦粉體，繼續(xù)攪拌2到5小時(shí)；(3)烘干:100℃烘干5-12小時(shí)；(4)煅燒：350-500℃焙燒1-10小時(shí)；(5)獲得納米級(jí)復(fù)合二氧化鈦光催化材料。優(yōu)越性：制備的復(fù)合納米二氧化鈦光催化材料粒徑小，具有可見光相應(yīng)的特點(diǎn)，具有很好的催化性能；該方法操作簡單，批量制備重復(fù)性好，且制備成本低廉。
【IPC分類】B01J23-72, C01B3-04
【公開號(hào)】CN104549274
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510004727
【發(fā)明人】張東, 胡彩花
【申請(qǐng)人】國家納米技術(shù)與工程研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日