[发明专利]一种纳米态TiO2/SBA-15光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiO₂光催化剂的制备方法。

背景技术

自然环境是人类的生存与发展，社会的文明与进步的基本保障。但是近年来作为现代文明和科技发展的副产物，全球性的污染越来越严重，气候变暖、臭氧空洞、水污染、土地沙漠化等，日益危害人类的生存。目前光催化剂因含量丰富、洁净无害(利用半导体的电子结构和光化学性质对污染物进行降解、氧化或还原，最终转化为无害或可再利用的物质)、价格低廉并以太阳光为能源驱动力，逐渐代替了生物化学制剂成为绿色环保剂。现有光催化剂效果及功能最好的为TiO₂(特别是P25-TiO₂)光催化剂，但制备方法上仍存在缺陷导致光催化剂存在吸附性差、光降解效率低和TiO₂粉末易分散的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有方法制备TiO₂/SBA-15光催化剂存在的吸附性差、光降解效率低和TiO₂粉末易分散的问题，而提供一种纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂的制备方法。

制备纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂的方法按以下步骤实现：一、将0.2～2mL的钛酸四丁酯加入到乙醇溶液中，然后在搅拌速率为400～500r/min的条件下搅拌0.5～1h，得混合溶液；二、将0.4～0.6g的SBA-15加入到混合溶液中，然后在搅拌速率为500～600r/min的条件下搅拌0.5～1h，得固液混合物；三、将4.0～17.0mL的H₂O逐滴加入到固液混合物中，然后在搅拌速率为400～500r/min的条件下搅拌2～3h，得乳状物；四、将乳状物用无水乙醇抽滤洗涤3～5次，然后置于温度为80～100℃条件下干燥20～24h，再在温度为500～580℃条件下焙烧3～6h，即得纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂；其中步骤一中钛酸四丁酯与乙醇溶液的体积比为1∶10。

本发明得到的纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂中，TiO₂的结晶度好、粒度分布窄，且SBA-15的介孔结构并未被破坏。

本发明得到的纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂经测得，BET比表面积为520.0～568.3m²/g，平均孔体积为1.655～1.924cm³/g，平均孔径为9.943～12.813nm，TiO₂粒径为5.56～7.97nm。通过测得的数据可知在TiO₂在没有改变SBA-15介孔结构的前提下，负载于SBA-15的孔道和表面，并且TiO₂的颗粒大小被有效地控制在了10nm以下。

本发明得到的纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂，TiO₂具有锐钛矿型的晶体结构，经研究分析，锐钛矿型的TiO₂具有最佳的光催化活性，且TiO₂负载与SBA-15的孔道和表面，有效地解决了现有光催化剂TiO₂粉末易分散的缺点。

本发明得到的纳米态TiO₂/SBA-15光催化剂纯度高(可达99.0％以上)，吸附性能为现有P25-TiO₂光催化剂的2倍以上，光降解效率高(经测得，完全降解罗丹明B光降解率可提高11％～35％)。本发明原材料价格便宜、工艺简单且设备简单。

附图说明