[发明专利]具有高比表面积介孔二氧化钛光催化剂的一种新型制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以葡萄糖脱水后形成的多孔碳为模板的二氧化钛介孔材料的制备方法。

背景技术

二氧化钛是一种价格低廉、完全无公害且极稳定的半导体材料，在紫外可见光的照射下，价带电子被激发至导带，同时在价带上形成空穴，在光催化、光降解、环境处理等领域具有广阔的应用前景。

在催化反应中，由于二氧化钛介孔材料(孔径为2-50nm)具有大的比表面积、均一的孔尺寸等特点，使得反应物分子可以比较容易地扩散到反应的活性中心，因而提高了反应的速率，提供了更多的吸附活性位点，使这类材料广泛地应用在催化、分离、吸附等领域。因此制备出二氧化钛介孔材料引起了人们越来越多的关注，如何控制晶相、粒径、粒径大小分布以及材料的孔径等成为研究的重点。

目前，合成二氧化钛介孔材料一般采用嵌段共聚物或表面活性剂等作为模板剂，合成二氧化钛溶胶-凝胶，然后经热处理除去模板剂的同时而介孔结构得以保留。例如，中国专利CN 1594101A，采用嵌段共聚物为模板，采用溶胶凝胶法制备得到了具有较大孔径、高热稳定性和高光催化活性的稀土掺杂二氧化钛介孔材料。中国专利CN 1594102A，以表面活性剂为连接剂，将二氧化钛纳米粒子组装起来，经过热处理定型，成为孔壁为锐钛矿相的二氧化钛介孔材料。

发明内容

本发明提出了一种以葡萄糖脱水后形成的多孔碳为模板的二氧化钛介孔材料的制备方法。其优点是合成工艺简便，合成温度比较低，能够得到高光催化活性的锐钛矿型的二氧化钛介孔材料。

本发明的构思是这样的：

(1)以钛酸酯为原料，以葡萄糖脱水后形成的多孔碳为模板，得到二氧化钛与多孔碳模板的复合物。

(2)程序升温逐步强化无机骨架，并使其由不定型态转变为锐钛矿结构，除去多孔碳模板的同时介孔结构得以保留。

所述的钛酸酯是钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯或钛酸四正丁酯。

所述的水解催化剂是硫酸。

所述的稀释剂为无水乙醇、无水甲醇、异丙醇或正丁醇。

所述的热处理温度为400～600℃，热处理时间为2～24小时，升温速率为1℃/min。

二氧化钛光介孔材料为锐钛矿晶型，其比表面积大于200m²/g。

附图说明

图1：4#样品的X射线衍射图

图2：4#样品的透射电镜照片

图3：4#样品和P25样品光催化降解苯酚的紫外-可见吸收光谱

具体实施方式

下面金额和实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：

取20ml无水乙醇，20ml钛酸四正丁酯混合均匀，搅拌加入2ml浓硫酸和40ml蒸馏水，水解6小时，最后加入30g葡萄糖搅拌。制得的溶胶静置老化得凝胶。湿凝胶在100℃干燥24小时后得到黑色干凝胶，将黑色干凝胶经400℃热处理6小时，就得到二氧化钛介孔材料1#样品。经XRD测定，样品为锐钛矿型二氧化钛。在液氮温度下(-196℃)测定1#样品的氮气吸附等温线，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法测得其比表面积。

实施例2：

取20ml无水乙醇，20ml钛酸四正丁酯混合均匀，搅拌加入2ml浓硫酸和40ml蒸馏水，水解6小时，最后加入40g葡萄糖搅拌。制得的溶胶静置老化得凝胶。湿凝胶在100℃干燥24小时后得到黑色干凝胶，将黑色干凝胶经500℃热处理4小时，得到二氧化钛介孔材料2#样品。经XRD测定，样品为锐钛矿型二氧化钛。在液氮温度下(-196℃)测定2#样品的氮气吸附等温线，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法测得其比表面积。

实施例3：

取20ml无水乙醇，20ml钛酸四正丁酯混合均匀，搅拌加入2ml浓硫酸和40ml蒸馏水，水解12小时，最后加入50g葡萄糖搅拌。制得的溶胶静置老化得凝胶。湿凝胶在100℃干燥24小时后得到黑色干凝胶，将黑色干凝胶经450℃热处理4小时，得到二氧化钛介孔材料3#样品。经XRD测定，样品为锐钛矿型二氧化钛。在液氮温度下(-196℃)测定3#样品的氮气吸附等温线，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法测得其比表面积。

实施例4：