[发明专利]MnTiO3和F-MnTiO3的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及可见光光催化材料，尤其涉及MnTiO₃和F-MnTiO₃的制备方法，以及MnTiO₃及F-MnTiO₃纳米可见光光催化材料在可见光下，催化降解有机染料罗丹明B方面的应用。

背景技术

近年来，随着工业的发展，环境问题和能源危机已成为制约人类发展的两大瓶颈。随着全球工业化的迅速发展、能源的过渡开发和生态环境的日益恶化，使得保护环境、维持生态平衡以及实现可持续发展已成为当今国际社会的共识。光催化技术有望成为解决化石能源枯竭的危机，而光催化降解清除有毒有机污染物将经济的解决环境问题。

自1972年Fujishima首次发现TiO₂单晶电极在常温下可以光解水来，TiO₂作为一种新型的光催化材料被广大科研工作者研究。自Fujililm等报道了半导体颗粒光解芳香烃化合物，使半导体材料在环境净化方面的研究与应用得到了快速的发展。半导体光催化不仅速度快、无选择行、降解有机物完全等优点，已成为污染物处理和空气净化等领域引人瞩目和可能广泛应用的技术。然而，经过近40年的广泛深入研究，光催化技术仍难以实现高效廉价太阳能转变，其最主要的原因是以TiO₂为代表的半导体光催化剂一般具有较大的禁带宽度（锐钛矿TiO₂的禁带宽度为3.2eV，金红石TiO₂的禁带宽度为3.02eV），只能吸收太阳光中的紫外光，而波长在400nm以下的紫外光不足太阳总能量的5%，占太阳光总能量的43%左右的可见光主要集中在400-700nm波段。

因此，如何充分利用可见光是科研工作者需要解决的问题，研究和制备能够吸收可见光的半导体光催化剂是提高太阳能利用率，最终实现产业化的关键。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种MnTiO₃和F-MnTiO₃的制备方法及用途，本发明的MnTiO₃和F-MnTiO₃作为可见光光催化材料催化降解有机染料罗丹明B。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种MnTiO₃可见光光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）通过水热法制备钛酸盐纳米线：将0.15-0.3g的Ti板放在装有丙酮的烧杯中超声15min，然后用蒸馏水冲洗3次；将15-25mL浓度为2mol/L的NaOH溶液加入到聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，然后将清洗好的Ti板放入NaOH溶液中，将高压反应釜密封并放在220-240℃的烘箱中反应8-10h；反应结束后取出Ti板，用蒸馏水冲洗3次，并放入干燥箱中干燥，即在Ti板的表面获得钛酸盐纳米线。

（2）通过水热法制备MnTiO₃可见光光催化材料：室温下，将0.4g NaOH颗粒放入10mL MnCl₂饱和溶液中，磁力搅拌至NaOH完全溶解，然后将溶液转移至聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，再将上一步制备的表面具有钛酸盐纳米线的Ti板放入溶液中，最后将高压反应釜密封并放入240℃的烘箱中反应4h；反应结束后取出Ti 板，并用蒸馏水冲洗3次，并放入60℃干燥箱中干燥6h，即得到MnTiO₃可见光光催化材料。

一种F-MnTiO₃可见光光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）通过水热法制备钛酸盐纳米线：将0.15-0.3g的Ti板放在装有丙酮的烧杯中超声15min，然后用蒸馏水冲洗3次；将15-25mL浓度为2mol/L的NaOH溶液加入到聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，然后将清洗好的Ti板放入NaOH溶液中，将高压反应釜密封并放在220-240℃的烘箱中反应8-10h；反应结束后取出Ti板，用蒸馏水冲洗3次，并放入干燥箱中干燥，即在Ti板的表面获得钛酸盐纳米线。