[发明专利]一种碲酸钛光催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种碲酸钛光催化剂、制备及其应用，属于无机光催化材料技术领域。本发明提供的碲酸钛光催化材料的化学式为TiTe₃O₈，以含钛离子化合物和含亚碲离子的化合物为原料，采用高温固相法或化学溶液法制备，工艺简单、可控，生产过程无污染，能耗低，成本低，适合于工业化生产。制备得到的碲酸钛TiTe₃O₈材料具有颗粒度分布均匀、化学稳定性好的特点,它在近紫外区具有良好的光吸收性能，可用于治理环境污染，降解水中有机污染物。

技术领域

本发明涉及一种无机光催化剂碲酸钛材料、制备方法及其应用，特别涉及用于降解有机污染物的光催化剂碲酸钛TiTe₃O₈及其制备方法。

背景技术

随着全球工业的快速发展，环境污染问题已经成为全人类共同面对的问题，是人类生存和社会可持续发展的最大挑战。随着生活水平的提高以及科学技术的快速发展，人们更关心自己生活的环境状况并对其提出更高要求。近年来，随着工厂越来越多，排放的污水也急剧增多，水体污染愈发严重，其中有机污染物已成为水体主要污染物之一。在国内，因水体有机物过多导致水藻爆发的事件已经被报道多次。光催化技术自20世纪80年代后期用于治理水体污染领域以来，由于该技术能够高效清洁许多有机污染物，目前已经成为国内外治理水体有机物污染的重要技术之一。利用光催化，可以充分利用太阳光，具有低成本、无污染的特点，在解决有机污染的问题上有不可估量的意义。

目前，有多种可用于光催化的材料，其中二氧化钛（TiO₂）因其氧化能力强、化学性质稳定、无毒害，成为了最出色的光催化材料。自从1972年，Fujishima等人利用TiO₂将水降解成氢气和氧气，后又将TiO₂应用于治理环境污染，光催化材料越来越受到人们重视。但TiO₂作为光催化剂，需要紫外光作为激发光源，而紫外光只占太阳光中的一小部分，太阳能利用率很低。因此如何降低TiO₂禁带宽度使其吸收光谱向可见光拓展是提高太阳能利用率的关键。解决这一问题的主要方向可以归纳为：一是在TiO₂中掺杂金属或非金属元素；再是研究新型光催化剂，使其吸收光谱靠近可见光区。

近几年人们开展了对新型光催化剂的研究，在传统光催化剂的基础上使光催化剂的普线响应范围更靠近可见光区。对于这些新型光催化剂，其中含有除氧元素外的元素主要集中在第五周期，如Tc、Pd、Ag、Cd、In、Sn等，但作为同周期元素Te的研究和应用，目前未见报道。

发明内容

本发明针对现有光催化剂存在的不足，提供一种制备方法简单、在近紫外光区域具有光吸收性能的碲酸钛光催化剂及其制备方法，可应用于对有机污染物的光催化降解。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是提供一种碲酸钛光催化材料，它的化学式为TiTe₃O₈，在波长为400纳米附近的近紫外光区域具有光吸收性能。

本发明技术方案提供两种制备如上所述的碲酸钛光催化材料的方法，一种是采用高温固相法，包括如下步骤：

（1）以含钛离子Ti⁴⁺的化合物、含亚碲离子Te⁴⁺的化合物为原料，按通式TiTe₃O₈中对应元素的化学计量比称取各原料，研磨并混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的混合物在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为550～900℃，预煅烧时间为4～14小时，自然冷却后，研磨、混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900～1250℃，煅烧时间为8～16小时，得到一种碲酸钛光催化材料。