[发明专利]一种硅掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种硅掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，以二氧化钛为光催化主材料，以硅酸作为掺杂剂与酸性剂制备得到硅掺杂二氧化钛材料。本发明制备的光催化材料具有稳定的光催化效果，同时也具有良好的结构稳固性，以及性能稳定性。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种硅掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

作为半导体光催化剂之一的TiO₂光催化材料是目前研究最多的一种新型环境友好材料，光催化剂的性质是光催化氧化过程中的关键因素。TiO₂的晶型、晶粒大小和粒径、表面态等因素对其光催化性能都有较大影响。表面积大的纳米粒子由于其表面效应和体积效应，决定了它具有很好的催化活性和选择性。纳米TiO₂由于其量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变的更负，而价带电位变的更正，这意味着其具有更强的氧化和还原能力；又因为纳米粒子的粒径小，光生载流子比粗颗粒更加容易从粒子内部迁移到表面，明显减小了电子与空穴的复合几率，也有利于提高光催化性能。因此，制备比表面积大、粒径小的TiO₂已成为光催化领域研究的焦点。

最近文献报道硅掺杂的TiO₂具有大的比表面和小的粒径，在光催化中表现出优越的光催化能力。但是目前硅掺杂TiO₂的制备主要是通过硅和Ti的前驱体共水解来实现。这些方法由于要控制钛前驱体的水解，使得制备工艺很复杂，而且反应时间较长，得到的TiO₂需要经过高温后处理才能得到结晶好的TiO₂。发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种硅掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，制备的光催化材料具有稳定的光催化效果，同时也具有良好的结构稳固性，以及性能稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种硅掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，以二氧化钛为光催化主材料，以硅酸作为掺杂剂与酸性剂制备得到硅掺杂二氧化钛材料。

所述制备方法的具体步骤如下：

步骤1，将纳米二氧化钛加入至无水乙醇中，加入分散剂，并搅拌均匀，得到二氧化钛浆液；

步骤2，将硅酸加入至二氧化钛浆液中，进行密封超声分散，得到分散浆液；

步骤3，将分散浆液放入密封反应釜中，加入发泡剂密封反应，冷却后，得到反应浆液；

步骤4，将反应浆液放入减压蒸馏釜中，进行减压蒸馏，得到半固化浆料；

步骤5，将半固化浆料进行马弗炉中高温烧结得到硅掺杂二氧化钛；

步骤6，将硅掺杂二氧化钛放入电解槽进行电解活化，得到具有活性的硅掺杂二氧化钛光催化剂。

步骤1中的纳米二氧化钛加入无水乙醇形成醇浆液，所述无水乙醇的质量是纳米二氧化钛的20-30倍，所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮，所述搅拌速度为100-500r/min。

乙醇是良好的成膜剂，能够将纳米二氧化钛分散均匀，形成悬浊状，并且加入分散剂能够提高二氧化钛的悬浊性能，同时为后续硅酸加入形成预防机制，防止因水而二氧化钛团聚。

步骤2中的硅酸加入量是二氧化钛的2-5%，所述超声的频率为2-8kHz。

密封超声的方式能够将硅酸分散至无水乙醇中，在超声作用下，将二氧化钛与硅酸形成良好的分散体系，将硅酸粘附在二氧化钛之间起到初步的表面硅吸附。

步骤3中的发泡剂的加入量是纳米二氧化钛的1-1.5%，所述发泡剂采用氯化铵，所述密封反应的温度为70-80℃，所述压力为0.1-0.3MPa。