[发明专利]掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法，该制备方法包括：1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂具有催化环境温和、催化效率高的优点，同时该制备方法具有工序简单和原料易得优点。

技术领域

本发明涉及光催化剂，具体地，涉及一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法。

背景技术

半导体光催化技术作为一项新的环境净化技术越来越为人们所重视,其中光催化剂是光催化过程的关键部分。在众多的光催化剂中，TiO2以优良的抗化学和光腐蚀性能、价格低廉等优点而成为过去几十年来最重要的光催化剂,然而其实用化研究进程长期以来却未有较大的突破，主要由于其带隙较宽,只能利用紫外光和难以回收利用等原因。因此，研究和开发非TiO₂新型光催化体系已成为光催化领域的热点之一，具有宽广的前景和挑战性。

利用TiO₂光催化降解有机污染物是当前光催化领域的研究热点之一。但由于其带隙较宽(3.2eV)，对太阳光的利用率低，且光生电子和空穴的复合率高，光催化效率较低，需要紫外光来激发的缺点，很大程度上限制了TiO₂的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂及其制备方法，该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂具有催化环境温和、催化效率高的优点，同时该制备方法具有工序简单和原料易得优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂的制备方法，包括：

1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；

2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。

本发明还提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂，该掺杂纳米二氧化钛的光催化剂通过上述的制备方法制备而得。

在上述技术方案中，本发明首先利用稀土氧化物、锑盐进行掺杂以制得掺杂钒酸铁，然后利用掺杂钒酸铁掺杂以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂；通过掺杂提高纳米材料对太阳光的利用率，进而使得该纳米材料在自然光下便可直接光催化，进而使得该光催化反应具有条件温和和催化效率高的优势，进而便于TiO₂在光催化方面的应用中的推广。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种掺杂纳米二氧化钛的光催化剂的制备方法，包括：

1)将六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、无机酸和水进行水热反应，然后将反应产物进行煅烧以制得掺杂钒酸铁；

2)将钛酸四丁酯、有机溶剂和掺杂钒酸铁混合，然后加入无机酸、水进行接触反应，最后陈化、干燥、热处理以制得掺杂纳米二氧化钛的光催化剂。

在本发明的步骤1)中，各物料可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高催化剂的催化效率、降低光催化激发条件，优选地，在步骤1)中，六水合硫酸亚铁铵、偏钒酸钠、稀土氧化物、锑盐、水的用量比为2mmol：2-3mmol：0.01-0.05mmol：0.03-0.06mmol：30-40mL。