[发明专利]一种稀土掺杂的光降解催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土掺杂的光降解催化剂的制备方法，其包括如下步骤：将钛酸四丁酯与水搅拌混合至出现白色泡沫絮状物；再超声分散，在温度70～90℃下加热反应，然后干燥；在搅拌下，缓慢加入等体积的硝酸稀土溶液；搅拌均匀后超声分散,然后放置于70～90℃下蒸发水分；于烘箱中干燥；在马弗炉以490～510℃焙烧,即得到白色粉末状的稀土/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二氧化钛有助于提稀土掺杂催化剂的光降解活性，从而增大对太阳光的吸收率，提高降解率。

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,由著名化学家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。生产不集中，反应体系不完全是一大问题，很大程度上破坏了生态平衡。因此，为了制约这一化学行为，全世界都在呼吁绿色健康的化学生产，研究人员们不断加以重视，并且推出和研发了一些新的污染治理技术，来消除工业生产的环境污染物,这需要消耗大量的能源，其中，光催化技术就可以治理污染。但TiO₂ 具有较大的禁带宽度Eg（3.2eV)，仅有波长λ<387 nm 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，通过参加稀土元素增加光催化量子产率，包括光催化降解效率，提供一种稀土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：

一种稀土掺杂的光降解催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

（1）将钛酸四丁酯与水搅拌混合至出现白色泡沫絮状物；再超声分散，在温度70～90℃下加热反应，然后干燥制得TiO₂ 光催化剂前躯体；

（2）将制得的TiO₂ 前驱体在搅拌下，缓慢加入等体积的硝酸稀土溶液；搅拌均匀后超声分散,然后放置于70～90℃下蒸发水分；

（3）将步骤（2）得到的粉末于烘箱中干燥,即得到稀土掺杂TiO₂ 掺杂的粉末状前驱体；

（4）将步骤（3）得到的前驱体在马弗炉以490～510℃焙烧,即得到白色粉末状的稀土/TiO₂ 光催化剂。

一种步骤（1）的具体方法为：取去离子水于圆底烧瓶中，在快速搅拌的状态下缓慢滴加钛酸四丁酯；持续搅拌并且观察其颜色的变化，直至出现白色泡沫絮状物；再超声分散，置于磁力搅拌加热反应，温度80℃；最后倒入烧杯放入干燥箱干燥120min，100℃；制得TiO₂ 光催化剂前躯体。

一种步骤（2）的具体方法为：将制得的TiO₂ 前驱体放入烧杯中，磁力搅拌器搅拌，缓慢滴加与粉末等体积的硝酸稀土溶液；搅拌均匀后超声分散60min,然后放置于80℃水浴中10h，待水分基本蒸发。

一种步骤（3）的具体方法为：将步骤（2）得到的得到的粉末于烘箱中以100℃温度干燥2h,即得到稀土掺杂TiO₂ 掺杂的粉末状前驱体。

一种步骤（4）的具体方法为：将步骤（3）得到的前驱体在马弗炉以500℃焙烧2h,即得到白色粉末状的稀土/TiO₂ 光催化剂。

步骤(1)中，溶液PH值控制为7。