[发明专利]一种掺杂Sm

说明书

本发明公开一种掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂的制备方法及其应用，属于半导体材料的制备及光催化降解领域。本发明首先将TiCl₄水解、调节pH值得到锐钛矿型TiO₂，再将Sm(NO₃)₃溶液滴到锐钛矿型TiO₂中，搅拌均匀，静置，接着水浴烘干，期间激烈搅拌，之后在500℃下焙烧，得目标产物。本发明制备的掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂降低了TiO₂的晶粒尺寸，增大TiO₂比表面积，提高TiO₂的吸附能力。

技术领域

本发明涉及半导体复合催化剂的合成及光催化降解技术领域，具体涉及一种掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂的制备方法及其在光催化降解罗丹明B中的应用。

背景技术

随着环境以及新能源需求等问题的日益严重，光催化技术越来越引起人们的关注，大部分催化剂都是金属或金属氧化物，二氧化钛是最受瞩目的光催化剂之一。在紫外光照射下TiO₂可以把有机污染物降解为低毒或无毒的小分子，甚至直接氧化为CO₂和H₂O，是一种高效、稳定、经济的光催化剂。然而，光催化技术的应用还存在很多障碍，最主要的是效率低和无法充分利用太阳能。除了反应器与工艺条件等外部因素外，效率低的主要原因是半导体中产生的空穴与电子分离效率低，大部分的空穴与电子在得到有效利用前已经复合，导致应用中TiO₂的光催化量子效率很低。因此，要提高光催化的效率，必须降低空穴与电子的复合几率。人们通过贵金属的沉积、金属离子的掺杂、非金属离子的掺杂、稀土离子的掺杂、半导体的复合和染料敏化等手段对TiO₂进行改性以期提高TiO₂的光催化效率。

目前研究较多的二氧化钛中掺杂稀土元素的方法有溶胶凝胶法、共沉淀法和浸渍法等。浸渍法是将二氧化钛颗粒或溶胶浸渍在稀土离子的盐溶液中，通过吸附或者加入碱溶液使掺杂的离子转变为氢氧化物，经过焙烧得到氧化物，这类方法包括自制溶胶浸渍和市售粉体浸渍。这类方法工艺简单、成本低廉，但颗粒尺寸受原料粒子的限制，金属离子在晶格内分布不够均匀。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂光催化降解有机污染物的方法。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：一种掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂的制备方法，所述掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂中，按质量百分比，Sm³⁺的掺杂量为0.2-1.0％，制备方法包括如下步骤：

1)将TiCl₄在冰水浴条件下溶于去离子水中，调节pH值后，水浴加热，过滤，将所得固体洗涤，烘干，得锐钛矿型TiO₂样品；

2)将Sm(NO₃)₃溶解于去离子水中后，逐滴加入到锐钛矿型TiO₂样品中，搅拌均匀，静置一段时间后，再激烈搅拌下于水浴中烘干，所得产物在500℃下焙烧3-4h，得掺杂Sm³⁺锐钛矿型TiO₂复合催化剂。

进一步的，步骤1)中，调节pH值至4。

进一步的，步骤1)中，所述水浴加热，温度为70℃，加热3h。