[发明专利]高效率金属、非金属离子共掺杂纳米TiO2可见光催化剂的制备方法

权利要求书

1、一种利用金属、非金属离子共掺杂制备高活性纳米TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于以钛酸酯为前躯体，以金属盐、含非金属元素化合物为掺杂剂，用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂可见光催化剂。

2、根据权利要求1所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述制备方法如下：

①金属、非金属离子共掺杂可见光催化剂(Ti_1-xA_xO_2-yB_y，A、B分别代表金属、非金属元素)的制备：

在常温下，将一定量的金属盐溶于一定量的稀释剂中，再向此溶液中滴加一定量的钛酸酯，搅拌0-2h，加入一定量的酸类催化剂(控制该溶胶-凝胶体系的水解过程，使缩聚反应进行完全)，搅拌，静置陈化0-24小时之后，在搅拌过程中缓慢滴入一定量的含非金属元素的化合物(或其醇溶液、或水溶液)，室温下搅拌至该体系成为凝胶，将该凝胶在50-200℃下烘干，研磨成粉末，在350-600℃下烧结0.5-10小时，即制得金属、非金属离子共掺杂可见光催化剂(Ti_1-xA_xO_2-yB_y)的样品。

②为进行活性对比，在实施过程中，分别制备了纯二氧化钛(TiO₂)和单掺非金属离子TiO_2-yB_y(B代表非金属元素)两个对比样品：

I单掺非金属离子TiO_2-yB_y催化剂的制备

制备步骤与Ti_1-xA_xO_2-yB_y相似，只是未加入金属盐。

II纯TiO₂催化剂的制备

制备步骤与Ti_1-xA_xO_2-yB_y相似，只是未加入金属盐，并且用高纯水(18.2MΩcm^-1)或相应的醇代替含非金属元素的化合物的溶液进行滴加。

③制备以上溶胶时，各种反应物的加入量为：

金属盐与钛酸酯的摩尔比为1∶1000-1∶2

稀释剂与钛酸酯的体积比为1∶10-20∶1

酸类催化剂与钛酸酯的体积比为1∶30-1∶2

含非金属元素的化合物与钛酸酯的摩尔比为1∶30-10∶1

3、根据权利要求1或2所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述的钛酸酯选自下列一种或是几种混合加入：钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸丙酯或钛酸乙酯。

4、根据权利要求1或2所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述金属盐为V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ru、Pd、Ag、In、Sn、Ta、W、Re、Pt、Au、Pb、Bi、La元素中任一元素的可溶于上述稀释剂的盐中的任何一种或几种混合。

5、根据权利要求1或2所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述含非金属元素的化合物主要指：①含氮化合物，即尿素、硫脲、乙胺、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵中的任何一种或几种混合；②含硼化合物，即硼酸、三氧化二硼中的任何一种或两种混合；③含硫化合物，即硫脲；④含溴化合物，即溴酸、溴水、溴乙酸中的任何一种或几种混合；⑤含碘化合物，即碘、碘酸、三氯化碘、碘乙酸中的任何一种或几种混合。

6、根据权利要求1或2所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述稀释剂选自下列一种或是几种混合加入：无水乙醇、无水甲醇、丙醇或异丙醇。

7、根据权利要求1或2所述的一种制备金属、非金属离子共掺杂TiO₂可见光催化剂的方法，其特征在于所述酸类催化剂选自下列一种或是几种混合加入：盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、高氯酸或硝酸。