專利名稱：一種制備v,s共摻的二氧化鈦光催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化鈦光催化劑的制備方法，尤其是利用溶膠-凝膠法來制備V，S 共摻的二氧化鈦光催化劑的方法。
背景技術(shù)：
Ti02是重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于它擁有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)以及光化學(xué)等方 面的性能而引起人們廣泛的關(guān)注。銳鈦礦相塊體Ti02的帶隙約為3. 2eV，它只能響應(yīng)波長 小于387nm的光，但是由于在太陽光中小于這個(gè)波長的光的能量很小，約為3 4%，40%的 能量集中在可見光區(qū)，如何利用可見光成為Ti02走向?qū)嵱没粋€(gè)重要障礙。摻雜是改變半導(dǎo)體性質(zhì)的重要方法，Asahi R，Morikawa T等人在N摻雜Ti02方 面取得重要突破，引發(fā)一輪Ti02摻雜改性的熱潮。鑒于單一元素?fù)诫s可以有效的利用可見 光，共摻的研究在近期獲得研究人員的廣泛關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備V，S共摻的二氧化鈦光催化劑的方法，以實(shí)現(xiàn)拓展 Ti02光響應(yīng)范圍，改善二氧化鈦納米晶的光催化活性。本發(fā)明的制備V，S共摻的二氧化鈦光催化劑的方法，采用的是溶膠_凝膠法，包括 以下步驟1)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，其中硫酸氧釩占總先驅(qū)體的摩爾分?jǐn)?shù)為7 20%，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A ；2)將水和乙醇按照摩爾比10 400 3混合，調(diào)節(jié)pH值為1 7，得到乙醇水溶 液；3)將溶液A逐滴加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)。其中鈦酸丁酯和硫酸氧釩 與水的摩爾比為1 20 800，反應(yīng)完畢，陳化48 72小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠；4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，得到V，S共摻的二氧化鈦光催化劑。本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明通過V，S共摻，改變了 Ti02的能帶結(jié)構(gòu)，有效地拓展了光響應(yīng)范圍，具有 優(yōu)異的光催化性能。2.本發(fā)明無需特殊裝置和高溫條件，合成過程工藝簡單、操作方便、成本低，易于 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是V，S共摻二氧化鈦光催化劑的X射線衍射圖譜；其中曲線a是V，S共摻量 為0，曲線b是V，S共摻量為10% ；圖2是V，S共摻二氧化鈦光催化劑在可見光照射下對(duì)甲基橙的光降解，其中曲線 a是V，S共摻量為0，曲線b是V，S共摻量為10%。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例11)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，其中硫酸氧釩占總先驅(qū)體的摩爾分?jǐn)?shù)為 10%，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A ；2)將水和乙醇按照摩爾比200 3混合，用硝酸調(diào)節(jié)pH值為1，得到乙醇水溶液；3)將溶液A逐滴加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)，其中鈦酸丁酯和硫酸氧釩 與水的摩爾比為1 400，反應(yīng)完畢，陳化72小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠；4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，得到晶粒尺寸為4nm左右的V，S共摻二氧化 鈦光催化劑粉末。比較例方法同實(shí)施例1，區(qū)別在于硫酸氧釩共摻量為0，即不含硫酸氧釩。實(shí)施例1與比較例二氧化鈦光催化劑的X射線衍射圖譜見圖1，由圖可見，10% V， S共摻的二氧化鈦仍然保持和純Ti02相同的晶型。在可見光照射下對(duì)甲基橙的光降解如圖2所示。它表明10% V，S共摻的二氧化 鈦光催化活性增大。實(shí)施例21)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，其中硫酸氧釩占總先驅(qū)體的摩爾分?jǐn)?shù)為 15%，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A ；2)將水和乙醇按照摩爾比400 3混合，用硝酸調(diào)節(jié)pH值為5，得到乙醇水溶液；3)將溶液A逐滴加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)，其中鈦酸丁酯和硫酸氧釩 與水的摩爾比為1 40，反應(yīng)完畢，陳化48小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠。4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，得到晶粒尺寸為4nm左右的V，S共摻二氧化 鈦光催化劑粉末。15% V, S共摻的二氧化鈦光催化劑在可見光照射4h下對(duì)甲基橙的光降解率約為 70%。實(shí)施例31)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，其中硫酸氧釩占總先驅(qū)體的摩爾分?jǐn)?shù)為 20 %，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A。2)將水和乙醇按照摩爾比20 3混合，用硝酸調(diào)節(jié)pH值為7，得到乙醇水溶液；3)將溶液A逐滴加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)，其中鈦酸丁酯和硫酸氧釩 與水的摩爾比為1 800，反應(yīng)完畢，陳化60小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠。4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，得到晶粒尺寸為4nm左右的V，S共摻二氧化 鈦光催化劑粉末。20% V, S共摻的二氧化鈦光催化劑在可見光照射4h下對(duì)甲基橙的光降解率約為 50%。
權(quán)利要求
一種制備V，S共摻的二氧化鈦光催化劑的方法，其特征在于包括以下步驟1)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，其中硫酸氧釩占總先驅(qū)體的摩爾分?jǐn)?shù)為7～20％，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A；2)將水和乙醇按照摩爾比10～400∶3混合，調(diào)節(jié)pH值為1～7，得到乙醇水溶液；3)將溶液A逐滴加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)。其中鈦酸丁酯和硫酸氧釩與水的摩爾比為1∶20～800，反應(yīng)完畢，陳化48～72小時(shí)，得到二氧化鈦溶膠；4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，得到V，S共摻的二氧化鈦光催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開的制備V，S共摻的二氧化鈦光催化劑的方法，采用的是溶膠-凝膠法，步驟如下1)以鈦酸丁酯和硫酸氧釩為先驅(qū)體，將先驅(qū)體在乙醇中溶解混合，得到溶液A；2)將水和乙醇混合，得到乙醇水溶液；3)將溶液A加入到乙醇水溶液中，進(jìn)行水解反應(yīng)，陳化，得到二氧化鈦溶膠；4)將二氧化鈦溶膠在紅外燈下干燥，即可。本發(fā)明無需特殊裝置和高溫條件，制備方法簡單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，制備的V，S共摻的二氧化鈦光催化劑具有優(yōu)異的光催化性能。
文檔編號(hào)B01J23/22GK101862661SQ20101019362
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者何凱, 張俊娟, 趙高凌, 陳志君, 韓高榮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)