《一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法.pdf（5页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102407146 A (43)申请公布日 2012.04.11 C N 1 0 2 4 0 7 1 4 6 A *CN102407146A* (21)申请号 201110302467.8 (22)申请日 2011.09.28 B01J 27/00(2006.01) C02F 1/30(2006.01) (71)申请人江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市梦溪路2号 (72)发明人白妮 (74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人楼高潮 (54) 发明名称 一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种氮和钴共掺。
2、杂二氧化钛的 制备方法，表面活性剂在去离子水中完全溶解后， 调节pH值为910，然后加入金属盐搅拌至完 全溶解后，滴加钛酸四丁酯产生沉淀，充分搅拌反 应至沉淀不增加后过滤分离沉淀，真空干燥后再 500600焙烧26小时，焙烧后的物质与含 氮化合物分别置于两个容器内并在同一个马弗炉 内100450焙烧24小时后得到氮和钴共掺 杂二氧化钛，所述的金属盐为钴的乙酸盐。本方法 制得的氮和钴共掺杂二氧化钛，具有在太阳光下 光催化降解有机污染物的能力，且降解效率显著。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 102407。
3、149 A 1/1页 2 1.一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，表面活性剂在去离子水中完 全溶解后，调节pH值为910，然后加入金属盐搅拌至完全溶解后，滴加钛酸四丁酯产生沉 淀，充分搅拌反应至沉淀不增加后过滤分离沉淀，真空干燥后再500600焙烧26小 时，焙烧后的物质与含氮化合物分别置于两个容器内并在同一个马弗炉内100450焙 烧24小时后得到氮和钴共掺杂二氧化钛，所述的金属盐为钴的乙酸盐。 2.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的表面 活性剂是十六烷基三甲基溴化铵。 3.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的金属。
4、 盐是乙酸钴。 4.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的pH值 调节是用氨水。 5.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的含氮 化合物为脲。 6.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的金属 盐和钛酸四丁酯按化学计量比加料。 7.如权利要求1所述的氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，其特征在于，焙烧后的物 质与含氮化合物的质量比为14。 权 利 要 求 书CN 102407146 A CN 102407149 A 1/3页 3 一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种能在太阳光照。
5、射下，使有机物光催化降解的氮和钴共掺杂二氧化 钛的制备方法，本方法制得的氮和钴共掺杂二氧化钛，在太阳光下即呈现出显著的光催化 效率。 背景技术 0002 TiO 2 因其无毒、价廉、性能稳定和光催化活性高等特点成为最具有应用价值的光 催化剂。但TiO 2 是宽带隙半导体，禁带宽度为3.2eV，光吸收波长范围狭窄，只能吸收波长 小于400nm的紫外光(占太阳光能量的5左右)，而对约占太阳光能量45的可见光部分 (400-750nm)却无光响应。为此，科研人员进行了大量的研究工作，试图寻找到适宜的方法 以减小TiO 2 的禁带宽度使其吸收光谱向可见光扩展。其中离子掺杂是改善TiO 2 的光吸收 和。
6、光催化活性的一种有效途径。目前所掺杂的元素涵盖过渡金属、稀土金属、贵金属、碱金 属和N、C、P、F、S等非金属。一般认为，适量的金属离子掺杂，能改变TiO 2 相应的能级结构， 从而使TiO 2 吸收光谱扩展到可见光区；掺杂离子还是光生电子和空穴的捕获剂，可有效降 低电子空穴的复合几率，进而使TiO 2 的光催化效率提高。非金属掺杂TiO 2 的研究是继2001 年Asahi等人报道了氮替代部分氧的TiO 2-x N x 光催化剂后广泛开展起来的。目前N、C、P、F、 S、B等元素已相继成功地被引入到TiO 2 晶格中。近年来，研究又发现，金属-非金属双元素 的协同效应比单个元素掺杂更能增强二。
7、氧化钛光催化活性，因此金属-非金属元素的共掺 杂研究引起关注，如中国专利CN1712129(葛昌纯等人)利用溶胶-凝胶法合成金属离子与 氮共掺杂的二氧化钛光催化剂，以主波长在545nm的2U节能灯为光源，室温下使10毫克/ 升的甲基橙或亚甲基蓝溶液脱色降解；中国专利CN101130160、CN101108336(曹亚安等人) 采用水解沉淀法分别制备出氮铟共掺杂和氮锡共掺杂纳米二氧化钛光催化剂，在可见光照 射下对氯苯酚的降解率为78.43和49.1；中国专利CN101596457(凌钦才等人)采用溶 胶-凝胶法制备硼和过渡金属或稀土金属或非金属共掺杂的二氧化钛光催化剂，经滤波片 (410nm)滤。
8、过的光源照射，有机物降解率最高达60.3；中国专利200910151938.2，中国专 利CN101559368(张礼知等人)利用喷雾热解法在500700温度下制备出硼镍共掺杂 二氧化钛固溶体催化材料；中国专利CN101474556(王宏志等人)通过溶胶-凝胶法制备出 氟、镧共掺杂的纳米二氧化钛可见光光催化剂，可见光下有机物降解率最高大82.3；中国 专利CN101475214(李国华)则采取水解沉淀-固相球磨的方法制备出掺铁掺氮纳米二氧 化钛粉体，但未给出光催化效率数据等。 0003 尽管现有技术表明金属-非金属元素共掺杂二氧化钛在可见光下对有机物表现 出一定程度的光催化降解性能，但光催化辐。
9、射光多为人工光源，如光强度大且波长可调的 300W卤素灯，却鲜有研究报道直接给出太阳光下的光催化性能。这是因为二氧化钛的光催 化性能除了受到本身性质影响外，还受到光强的影响。而太阳光包括可见光和不可见光两 部分，在光照度不强情况下，金属-非金属掺杂二氧化钛的光催化效率则会大幅度降低，而 这也是制约二氧化钛光催化技术实际应用和发展的主要因素。为此，针对当前能源紧张问 说 明 书CN 102407146 A CN 102407149 A 2/3页 4 题，充分利用太阳光源，使污染物在太阳光下被光催化降解，是缓解环境能源问题，促进光 催化技术实现大规模应用的关键。 发明内容 0004 为了解决现有技。
10、术存在的二氧化钛低太阳光催化效率的问题，本发明提供了一种 氮和钴共掺杂纳米二氧化钛的制备方法，所制得的氮和钴共掺杂纳米二氧化钛，在太阳光 下即呈现出显著的光催化效率。 0005 本发明的技术方案为：一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，表面活性剂在去 离子水中完全溶解后，调节pH值为910，然后加入金属盐搅拌至完全溶解后，滴加钛酸 四丁酯产生沉淀，充分搅拌反应至沉淀不增加后过滤分离沉淀，真空干燥后再500600 焙烧26小时，焙烧后的物质与含氮化合物分别置于两个容器内并在同一个马弗炉内 100450焙烧24小时后得到氮和钴共掺杂二氧化钛，所述的金属盐为钴的乙酸盐。 0006 所述的表面活性剂是十。
11、六烷基三甲基溴化铵。 0007 所述的金属盐是乙酸钴。 0008 所述的pH值是用氨水调节。 0009 所述的含氮化合物为脲。 0010 所述的金属盐和钛酸四丁酯按化学计量比加料。 0011 焙烧后的物质与含氮化合物的质量比为14。 0012 有益效果： 0013 1.相比于现有技术只能在紫外光或特定光源下催化降解有机物的局限，本发明在 太阳光下即可实现有机物的降解，且降解效率高，这对于开发太阳光催化反应器或直接用 于污水处理都具有实际应用价值。 0014 2.本发明将表面活性剂引进合成过程，利用表面活性剂亲水疏水基团与钛酸聚集 体和掺杂离子发生作用，使二者有机的联系在一起，再利用高温焙烧去除。
12、表面活性剂，之后 再引入第二种掺杂元素，极大地避免了由于离子源和钛源受沉淀剂的沉淀速率或水解速率 不一样而导致的掺杂离子影响二氧化钛催化活性的问题的发生，从而达到双元素掺杂提高 二氧化钛光催化性能的目的。氮和金属离子共掺杂的二氧化钛，氮和金属元素在二氧化钛 粒子中的掺杂比较均匀，分散性好。 具体实施方式 0015 一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，表面活性剂在去离子水中完全溶解后， 调节pH值为910，然后加入金属盐搅拌至完全溶解后，滴加钛酸四丁酯产生沉淀，充分搅 拌反应至沉淀不增加后过滤分离沉淀，真空干燥后再500600焙烧26小时，焙烧后 的物质与含氮化合物分别置于两个容器内并在同一个马。
13、弗炉内100450焙烧24小 时后得到氮和钴共掺杂二氧化钛，所述的金属盐为钴的乙酸盐。 0016 所述的表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵，用量为常规表面活性剂用量即可。 0017 所述的金属盐是乙酸钴。 0018 所述的pH值是用氨水调节。 0019 所述的含氮化合物为脲。 说 明 书CN 102407146 A CN 102407149 A 3/3页 5 0020 所述的金属盐和钛酸四丁酯按化学计量比加料。 0021 焙烧后的物质与含氮化合物的质量比为14。 0022 实施例1 0023 将1.2g表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵加入去离子水中至完全溶解，加入15 毫升氨水调节PH值至910，。
14、然后再向其中加入0.001摩尔的乙酸钴，并剧烈搅拌使其 完全溶解，滴加5毫升钛酸四丁酯产生沉淀，搅拌5小时后，过滤分离沉淀，真空干燥后在 550后焙烧4小时，取焙烧后产物0.1g和脲0.4g分别置于两个容器中，并放在同一个马 弗炉里，在400焙烧2小时后得氮和钴共掺杂的二氧化钛。 0024 实施例2 0025 光催化活性测试。取实施例1得到的氮和钴共掺杂二氧化钛0.1g加入到50毫升 20毫克/升的甲基橙溶液中，放置于太阳光下2小时后测定，甲基橙降解率为87。 0026 实施例3 0027 一种氮和钴共掺杂二氧化钛的制备方法，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵在去 离子水中完全溶解后，调节pH值为910，然后加入乙酸钴搅拌至完全溶解后，滴加钛酸四 丁酯产生沉淀，充分搅拌反应至沉淀不增加后过滤分离沉淀，真空干燥后再500600焙 烧26小时，焙烧后的物质与脲分别置于两个容器内并在同一个马弗炉内100450焙 烧24小时后得到氮和钴共掺杂二氧化钛。 说 明 书CN 102407146 A 。