[发明专利]一种金属钼掺杂改性二氧化钛可见光催化剂的制备方法

说明书

本发明为一种金属钼掺杂改性二氧化钛可见光催化剂(Mo‑TiOsubgt;2/subgt;)的制备方法，属于纳米材料制备与应用技术领域。将金属Mo掺入TiOsubgt;2/subgt;半导体中，可以实现人为引入表面氧缺陷。由于Mo掺杂以及表面氧缺陷的引入导致TiOsubgt;2/subgt;半导体带隙窄化，使Mo‑TiOsubgt;2/subgt;对光吸收的范围拓展到了可见光区，进而提升了TiOsubgt;2/subgt;半导体对可见光的利用率。此外，采用单位时间内NHsubgt;3/subgt;的产量来评价Mo‑TiOsubgt;2/subgt;光催化固氮性能。该方法制备过程简单、环保，Mo‑TiOsubgt;2/subgt;可见光催化固氮的效率高，因此Mo‑TiOsubgt;2/subgt;在可见光催化固氮领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料的制备及应用领域，具体的说涉及一种金属Mo掺杂改性TiO₂可见光催化剂(Mo-TiO₂)的制备方法。

背景技术

近年来，光催化固氮技术由于具有清洁、高效、选择性等优势，成为了人们研究的热点。研究者们正在积极开发一些用于光催化固氮领域的催化剂，其中二氧化钛(TiO₂)半导体因其化学稳定性、低毒性等优点而成为目前研究较为广泛的半导体材料之一。但由于TiO₂为宽带隙半导体，其带隙为3.2eV，只能受到紫外光(UV)光的激发，对可见光几乎无吸收。此外，制备TiO₂半导体材料时一般过程较复杂，且很难控制其颗粒均匀，这使得TiO₂半导体在光催化领域的应用受到了很大的限制。目前，在TiO₂半导体中掺杂过渡金属或者非金属元素可以改善其带隙能，正受到研究者的广泛关注。因此，通过掺杂金属来缩小TiO₂半导体的带隙并使其光吸收带边红移来提高TiO₂对可见光的吸收利用是可行的。

本发明开发了一种简单便捷的路线来制备金属Mo掺杂改性TiO₂可见光催化剂，并研究了其可见光催化固氮性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种金属Mo掺杂改性TiO₂可见光催化剂(Mo-TiO₂)的制备方法，该方法简单易行，产率较高。

本发明的目的是这样实现的：一种金属Mo掺杂改性TiO₂可见光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)、向30mL无水乙醇溶剂中加入1.6g(聚乙二醇)-block-聚(丙二醇)-block-聚(乙二醇)(简称：F127，分子量：13000)和0.273g五氯化钼(MoCl₅)，60℃下搅拌1h，转速为500rpm，使其充分溶解形成溶液。

(2)、向步骤(1)得到的溶液中加入2.3mL冰醋酸、0.7mL浓盐酸和3.5mL钛酸四丁酯(TBT)继续搅拌30min，转速为500rpm，得到混合溶液；之后将混合溶液移入电热鼓风干燥箱中，60℃条件下，干燥处理24h，得到金属Mo掺杂的TiO₂凝胶。

(3)、将步骤(2)得到的金属Mo掺杂的TiO₂凝胶转入马弗炉进行高温煅烧处理，以5℃/min的速率升温至450℃并保温4h，室温下自然冷却得到金属Mo掺杂改性TiO₂可见光催化剂(Mo-TiO₂)。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明方法所合成的催化剂样品纯度高，化学稳定性高，分散性良好，颗粒大小均匀，在可见光照射下具有较高的光催化固氮活性。

2、本发明的工艺方法环保、成本低、原料来源广泛，设备简单易操作，重复性好；对可见光条件下固氮具有十分广阔的应用前景。

附图说明