[发明专利]纳米花状可见光催化剂B12TiO20的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，特别涉及一种纳米花状可见光催化剂B₁₂TiO₂₀的制备方法。

背景技术

塑化剂或称增塑剂、可塑剂，是一种增加材料的柔软性或使材料液化的添加剂。其添加对象包含了塑胶、混凝土、墙壁材料、水泥与石膏等等。同一种塑化剂常常使用在不同的对象上，但其效果往往并不相同。塑化剂种类多达百余种，但使用最普遍的是一群称为邻苯二甲酸酯类的化合物。邻苯二甲酸酯类塑化剂被归类为疑似环境荷尔蒙，其生物毒性主要来源于雌激素与抗雄激素活性，会造成内分泌失调，阻害生物体生殖机能，包括生殖率降低、流产、天生缺陷、异常的精子数、睾丸损害，还会引发恶性肿瘤或造成畸形儿。

由于塑化剂为较难生物降解的化合物，可长期存在于大气、水体和土壤中， 其降解可以通过生物法、吸附法和高级氧化技术实现。但在对塑化剂的治理中，生物法降解菌的获取有偶然性，不易获得，高浓度的塑化剂对生物降解有抑制作用；吸附法操作较复杂，且吸附的量有限；臭氧催化法成本太高，臭氧制取麻烦且不能完全降解塑化剂。因此，亟需寻找一种更为经济、环保、有效的降解塑化剂的方法。

光催化技术是一项具有广泛应用前景的新型环保与能源技术，多年来的研究结果表明，绝大多数水污染物均可利用光催化过程分解或还原。与传统的治理技术相比，光催化氧化技术具有高效节能、易操作、工艺简化、清洁无毒、减少二次污染等优点。

寻求廉价、环境友好并具有可见光催化活性的第二代光催化剂是光催化发展走向实用化的关键。铋（Bi），斜方晶系金属，既具有共价键，又具有金属键，这种结构使其具有一系列特殊的物理化学特性。铋的熔点很低，在室温下化学性质稳定，具有冷胀热缩的特性。铋可与多种金属组成易熔合金，其熔点比水的沸点还低。铋无毒且不致癌。由于铋一系列的特殊性质，使其被广泛地应用于易熔合金、冶金添加剂、制药、化学制品、半导体、超导材料、电镀、电池等多个领域。铋是全球公认的一种非常安全的无毒金属，随着人类环保意识的增强，这种“绿色”产品将得到越来越广泛的应用。

具有软铋矿结构的一系列材料如 Bi₁₂TiO₂₀是高效、廉价、无毒的钛酸铋催化剂，钛酸铋催化剂是一种含有钛（d⁰）和价带调节元素铋的催化剂，以其高的光电系数、低的光学腐蚀性和高的可见光感光性质，成为目前人们最常研究的光催化剂。钛酸铋系列化合物在可见光范围内的良好催化活性已经引起了人们的广泛关注，成为近几年的一个研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米花状可见光催化剂B₁₂TiO₂₀的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

纳米花状可见光催化剂B₁₂TiO₂₀的制备方法，包括以下步骤：

1)        将五水硝酸铋溶于20～30 w/w %的稀硝酸，待溶液澄清后，再溶入硫酸氧钛，得到溶液A，其中，五水硝酸铋与硫酸氧钛的摩尔比为12：1； 

2)        向溶液A中加入溶合剂，混合均匀，加入碱液，搅拌反应，得到含有B₁₂TiO₂₀晶核的悬浊液； 

3)        将悬浊液转入反应釜中，进行水热反应，冷却后，分离沉淀，经洗涤、干燥，得到纳米花状可见光催化剂B₁₂TiO₂₀粉体。

优选的，溶液A中，硫酸氧钛的浓度为0.0125～0.025mol/L。

优选的，五水硝酸铋与硫酸氧钛的摩尔比为12：1。

优选的，所述溶合剂为PEG-100或PEG-200。

优选的，步骤2）中，加入溶合剂，使其浓度为2.5～8.3g/L。

优选的，步骤2）中，加入碱液，调pH至11～13。

优选的，步骤2）中，搅拌反应20～30min。

优选的，步骤3）中，水热反应条件为：200～220℃，反应10～20 h。

本发明的有益效果是：

本发明以硫酸氧钛、五水硝酸铋、溶合剂和稀硝酸为原料，采用“共沉淀-水热法”制备得到可见光催化剂Bi₁₂TiO₂₀，该方法原料易得，工艺简单，合成温度低，设备要求低，成本低。