[发明专利]一种C、N共掺杂纳米二氧化钛的制备方法

说明书

一种C、N共掺杂纳米二氧化钛的制备方法，属于改性二氧化钛光催化剂的技术领域，包括以下步骤：A、将去离子水加入到碳酸铵中，边加入边研磨，加入完毕，继续研磨，制得碳酸铵固液混合浆料；B、将制备的碳酸铵固液混合浆料，边搅拌边加入偏钛酸，加入完毕，继续进行搅拌、包膜，制得偏钛酸包覆碳酸铵；C、将制得的偏钛酸包覆碳酸铵，在30～40℃条件下干燥4～5h；D、将干燥后的偏钛酸包覆碳酸铵进行煅烧，制得C、N共掺杂二氧化钛；E、将制得的C、N共掺杂二氧化钛进行气流粉碎，制得C、N共掺杂纳米二氧化钛。本发明制备方法简单，能有效提高改性二氧化钛的比表面积，提高二氧化钛的光催化性能。

技术领域

本发明属于改性二氧化钛光催化剂的技术领域，涉及改性二氧化钛光催化剂的制备工艺，具体涉及一种C、N共掺杂纳米二氧化钛的制备方法。本发明制备方法简单，能有效提高二氧化钛的比表面积，提高二氧化钛的光催化性能。

背景技术

随着工业的发展和人口的快速增长，生活及生产中产生的污染越来越严重，而各种污染对人的健康存在巨大的威胁，例如引发癌症等。因此亟待寻找一种高效绿色的污染处理方法。而这其中，光催化处理污染因其利用的是源源不断的、可再生的太阳能成为高效、绿色的污染处理方式。

二氧化钛具有无毒、价格低廉、化学稳定性强、无二次污染等优点，可用于光催化处理污染，但是由于二氧化钛的禁带宽度大，只能吸收紫外光，而紫外光仅占太阳光的5％，所以普通的二氧化钛对太阳光的利用率较低，因此需要提高二氧化钛的光催化活性。

要提高二氧化钛的催化活性就需通过改性等手段拓展其光响应范围，同时增大比表面积等。然而目前的改性存在掺杂光催化效果差、步骤繁琐、原料价格高昂等问题，因此寻找一种价格低廉、步骤简便的、能够高效利用可见光光催化的方法来对二氧化钛进行改性，以便快速实现产业化生产是迫在眉睫的问题。

发明内容

本发明为了解决目前掺杂改性二氧化钛中存在的掺杂效果差、可见光利用率低、步骤繁琐和价格高昂等问题，发明了一种C、N共掺杂纳米二氧化钛的制备方法，本发明制备方法步骤简单，原料价格低廉，并且C、N掺杂效果俱佳，达到拓展光响应范围、增大比表面积等效果，进而提高二氧化钛的光催化活性，提高二氧化钛对有机污染物可高效利用太阳光光催化降解的能力。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种C、N共掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

A、将去离子水加入到碳酸铵中，边加入边研磨，去离子水加入量为碳酸铵质量的8～10％，流量为8～10mL/min，加入完毕，继续研磨2～3h，制得碳酸铵固液混合浆料；

B、将步骤A所制备的碳酸铵固液混合浆料，边搅拌边加入偏钛酸，偏钛酸的加入量与碳酸铵的质量比为(40～60):1，加入速度为80～100g/min，加入完毕，继续进行搅拌、包膜3～4h，制得偏钛酸包覆碳酸铵；

C、将步骤B制得的偏钛酸包覆碳酸铵，在30～40℃条件下干燥4～5h；

D、将步骤C干燥后的偏钛酸包覆碳酸铵进行煅烧，制得C、N共掺杂二氧化钛；

E、将步骤D制得的C、N共掺杂二氧化钛进行气流粉碎，制得C、N共掺杂纳米二氧化钛。

步骤A中所制备的碳酸铵固液混合浆料中，碳酸铵的平均粒径≤10μm。

步骤B中所用的偏钛酸为经过水洗和漂白的硫酸法制二氧化钛的中间产物偏钛酸，平均粒径为≤5μm，以TiO₂计质量百分含量≥98.5％。

步骤B中的搅拌转速为300～400r/min。

步骤D中煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为4～8h。

所制备的C、N共掺杂纳米二氧化钛的平均粒径≤80nm。