[发明专利]一种稀土/碘共掺杂的光降解催化剂的合成方法

说明书

本发明公开了一种稀土/碘共掺杂的光降解催化剂的合成方法，包括如下步骤：将碘酸搅拌快速溶解，加入去离子水，缓慢滴加钛酸四正丁酯Ti(OBu)₄,产生泡沫状沉淀；待钛酸四正丁酯完全水解后，超声分散至均匀，70～90℃反应,得到乳白色凝胶，干燥后缓缓降温，制得粉末I/TiO₂前驱体；在380～420℃下将粉末焙烧，冷却；不断搅拌下缓慢滴加硝酸稀土溶液，搅拌均匀后超声分散,然后于70～90℃水浴中蒸发水分；烘箱中干燥，在马弗炉以340～360℃焙烧,即得到淡黄色粉末状的稀土/I/TiO₂光催化剂。本发明的制备工艺简单，成本较低，通过在二氧化钛中掺杂稀土有助于提高催化剂的光降解活性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，尤其涉及一种稀土掺杂的光降解催化剂的合成方法。

背景技术

1972 年, Fujishima 首次描述“本田Fujishima 效应”，并在Nature 杂志上发表了关于TiO₂ 多相光催化在电极上光分解水的论述，这是多相光催化时代的新的跳跃。随着全球经济的不断发展，人们对工业需求的增加,导致了严重的环境污染和自然环境的破坏，工业生产中排放的废水导致水体变臭、变差，其中排放的有机污染物中含有对水体生物具有毒的副产物，这对人们的日常生活造成了严重的影响。光催化技术就可以利用太阳光的照射在催化剂的参与下治理污染。但TiO₂ 具有较大的禁带宽度Eg（3.2eV)，仅有波长λ<387nm 的紫外光下才能进行；电子与空穴易发生复合，导致TiO₂ 具有较低的量子产率，光降解催化效果较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上技术缺陷，通过稀土元素及碘元素共掺杂增加光催化量子产率，包括光催化降解效率，提供一种稀土/碘共掺杂的光降解催化剂的合成方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种稀土/碘共掺杂的光降解催化剂的合成方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）将碘酸搅拌快速溶解，加入去离子水，缓慢滴加钛酸四正丁酯Ti(OBu)₄,产生泡沫状沉淀；

（2）待钛酸四正丁酯完全水解后，超声分散至均匀，70～90℃反应,得到乳白色凝胶，干燥后缓缓降温，制得粉末I/TiO₂ 前驱体；

（3）将粉末I/TiO₂ 前驱体在380～420℃下将粉末焙烧，冷却后，即制得不同形态淡黄色的I/TiO₂ 纳米复合光催化剂；

（4）将上述制得的I/TiO2 前驱体不断搅拌下缓慢滴加硝酸稀土溶液，搅拌均匀后超声分散,然后于70～90℃水浴中蒸发水分；

（5）将步骤（4）得到的粉末于烘箱中干燥，即得到稀土掺杂I/TiO₂ 掺杂的粉末状前驱体；

（6）将步骤（5）的前驱体在马弗炉以340～360℃焙烧,即得到淡黄色粉末状的稀土/I/TiO₂ 光催化剂。

一种步骤（1）的具体方法为：将1.32g 碘酸放入50ml 圆底烧瓶，用磁力搅拌器搅拌快速溶解，加入50ml 去离子水，缓慢滴加钛酸四正丁酯Ti(OBu)₄,产生泡沫状沉淀。

一种步骤（2）的具体方法为：待钛酸四正丁酯完全水解后，超声分散60min 至均匀，80℃水浴10h,得到乳白色凝胶，倒入表面皿中，在恒温干燥箱中干燥2h,用隔热手套取出，缓缓降温，制得粉末I/TiO2 前驱体。

一种步骤（3）的具体方法为：将上述粉末在400℃下将粉末焙烧2h，自然冷却后，即制得不同形态淡黄色的I/TiO2 纳米复合光催化剂。