[发明专利]一种铕掺杂多孔TiO2

说明书

本发明涉及光催化脱硫技术领域，且公开了一种铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂光催化降解材料，水热合成铕掺杂二氧化钛，铕掺杂进二氧化钛晶格中，拓宽了吸收光谱范围，水合肼电离出氢氧负离子，与二氧化钛反应，生成钛羟基，生成铕掺杂多孔二氧化钛，水热法合成氧化铈纳米花，甲酸铈和氧化铈核自组装并聚集，形成氧化铈纳米花，受到光辐射时，氧化铈和二氧化钛受到激发产生电子和空穴，氧化铈的电子转移到二氧化钛的导带上，二氧化钛的空穴迁移到氧化铈的价带上，空穴与水分子反应生成羟基自由基，电子与氧气反应生成超氧、羟基自由基，将有机污染物氧化成二氧化碳和水，从而达到降解有机污染物的目的。

技术领域

本发明涉及光催化降解材料技术领域，具体为一种铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂纳米花光催化降解材料及制法。

背景技术

纳米氧化铈作为稀土氧化物中的一员，具有独特的光、电和磁性，被广泛应用于发光材料、紫外吸收材料和电子陶瓷等领域，成为研究热点，同时氧化铈具有良好的储放氧能力，可以提供良好的电子转移轨道，使得其在光催化降解有机污染物领域有着较大的研究意义，传统的氧化铈比表面积较小，对光能的接受效率不足，而且较小的比表面积导致其与罗丹明B、甲基橙等有机污染物的反应接触面积较小，不足以发挥出氧化铈优异的光催化性能，因此需要对氧化铈进行形貌改进，提高比表面积，加大氧化铈的光能利用率和与反应物的接触面积，从而提高其光催化降解性能。

二氧化钛具有无毒、难溶和高活性等优点，在光催化降解有机污染物淋雨展现出巨大的应用前景，但是传统的二氧化钛比表面积较小，太阳光利用率低，光生电子和空穴对容易复合等众多缺点，使得其在光催化降解有机物领域的应用受到了较大程度的限制，因此需要对二氧化钛进行改性，如杂原子掺杂、与其他半导体如氧化铈等形成异质结型复合光催化剂，拓宽二氧化钛吸收光谱范围，抑制光生电子和空穴的复合，使其充分利用太阳能，同时利用氧化铈良好的储放氧能力，提高光催化剂的结构稳定性，增强复合材料的氧化还原能力，提高了二氧化钛的光催化降解罗丹明B、甲基橙等有机污染物的活性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂光催化降解材料及制法，解决了二氧化钛光催化降解性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂光催化降解材料，所述铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂光催化降解材料制备方法包括以下步骤：

(1)向圆底烧瓶中加入去离子水、硫酸钛和硝酸铕，搅拌均匀后转移至反应釜内，置于烘箱中，在160-200℃下反应45-60h，产物冷却后洗涤并干燥，得到铕掺杂二氧化钛纳米晶；

(2)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂二氧化钛纳米晶和水合肼溶液，磁力搅拌均匀后转移到反应釜中，在140-160℃下反应45-60h，产物洗涤并干燥后转移至管式炉中，在420-460℃下煅烧2-6h，得到铕掺杂多孔二氧化钛；

(3)向圆底烧瓶中加入去离子水、铕掺杂多孔二氧化钛、三氯化铈和氯酸钾，搅拌后加入N,N-二甲基甲酰胺，混合均匀后转移至反应釜中，置于烘箱内，在160-200℃下反应2-6h，产物离心、洗涤并干燥，得到铕掺杂多孔TiO₂负载CeO₂纳米花光催化降解材料。

优选的，所述步骤(1)中的烘箱装置包括电机，电机与转轴活动连接，转轴固定连接有导轮，导轮与转轮活动连接，转轮固定连接有固定杆，固定杆与细转轴固定连接，细转轴固定连接有烘箱内槽，烘箱装置内部设置有加热器。

优选的，所述步骤(1)中的硫酸钛和硝酸铕的质量比为100:2-4。