專利名稱：SiO₂負(fù)載S摻雜TiO₂可見光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，更具體涉及一種S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米TiO2與太陽能技術(shù)結(jié)合處理，凈化污水被認(rèn)為是21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的綠色環(huán)保技術(shù)，納米TiO2作為光催化劑用于環(huán)境污染治理具有穩(wěn)定性好、且無二次污染及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但也存在制約TW2光催化技術(shù)實(shí)用化的技術(shù)瓶頸。首先，由于TiO2光催化劑粉末在使用中存在分離困難、不易回收的缺點(diǎn)。為了克服此缺點(diǎn)，學(xué)者們開展了 TW2粉末負(fù)載技術(shù)的研究，即將TW2粉末負(fù)載于活性炭、二氧化硅、沸石、玻璃微珠等吸附劑類載體，該類載體的優(yōu)點(diǎn)是本身為多孔性物質(zhì)、附著力強(qiáng)、比表面積較大，是常用的催化劑載體。其次，由于TiA的禁帶寬度為3. &V，只能吸收波長小于387nm的紫外光，而太陽光中紫外光能量僅占4%，對(duì)太陽能的利用率低。為了提高TiO2的可見光催化活性，人們進(jìn)行了金屬離子摻雜，非金屬(C、N、F和S等)摻雜，貴金屬沉積和染料光敏化等改性研究。 研究發(fā)現(xiàn)，非金屬(C、N、F和S等)摻雜在提高TiO2可見光活性方面具有良好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好的提高TiA的可見光催化活性和改善TiA光催化劑的分離性能，本發(fā)明將非金屬離子摻雜和多孔載體負(fù)載有機(jī)結(jié)合，制備一種易分離、分散性好的S摻雜TiSrO7/ SiO2可見光催化劑，該催化劑不僅實(shí)現(xiàn)了 Ti02/Si&可見光催化活性，且紫外光催化活性也得到顯著提高。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)施的
一種SiA負(fù)載S摻雜TiA可見光催化劑是具有可見光催化活性的Tis^rOysiO2、其晶粒尺寸為8-30nm。所述0<x<l，0<y<2。一種SW2負(fù)載S摻雜TW2可見光催化劑的制備方法是以離子液體/水為混合溶劑、S^2為載體、四氯化鈦為Ti源、硫脲為s源，采用液相水解-沉淀法制備。所述的離子液體/水的混合溶劑，離子液體與水的體積比為5:廣1:2。所述的離子液體包括1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。所述制備方法的具體步驟為
1)稱取1.(Γ8. Og的SiA加入到三口燒瓶中；再加入100-500mL的離子液體/水混合溶劑，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH至3-5，形成混合溶液；
2)滴加5-30mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)20-40min；
3)將步驟2)得到的溶液升溫至7(T90°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng) 30-60min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化8-15h，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗2-4次；得固相產(chǎn)物Si02/Ti& ；
5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:0.30 1:3.00，乙醇的加入量為80-1201^，在攪拌下反應(yīng)1-3 h，室溫下陳化8-12 h，70_90°C真空干燥，研磨，得物料；
6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以10-20°C/min的速率升溫至 400-8000C，并恒溫焙燒1-5 h，自然冷卻至室溫，制得所述的SW2負(fù)載S摻雜TW2可見光催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為本發(fā)明通過摻雜S在T^2表面形成新的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使催化劑吸收紅移至450-550 nm，適量的S摻雜不僅能夠?qū)崿F(xiàn)Ti02/Si&的可見光催化活性，且紫外光催化活性也有顯著提高；并且，通過SW2負(fù)載可以改善TW2粒子團(tuán)聚，改善TW2催化劑的分離性能，方便該催化劑的后期處理。該催化劑在實(shí)際廢水處理和空氣凈化方面具有較大的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，目前國內(nèi)外尚未見到，有關(guān)在綠色離子液體/水為混合溶劑中合成SiO2負(fù)載s摻雜TiA可見光響應(yīng)光催化劑的相關(guān)報(bào)道。


圖1為紫外光下不同摻S量的TiOxS,/SiA對(duì)苯酚的降解情況； 圖2為可見光下不同摻S量的TiOxS,/SiA對(duì)苯酚的降解情況；
圖3為不同摻S量的TiOrS^SiA催化劑的DRS圖； 圖4為不同摻S量的TiOrS^SiA催化劑的DRS圖的一階導(dǎo)數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式1)稱取1. 0 8· Og的SiO2加入到三口燒瓶中；再加入100-500mL的離子液體/水混合溶劑(體積比為5 廣1 2)，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3，形成混合溶液；
2)滴加5mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)20min；
3)將步驟2)得到的溶液升溫至70°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng) 30min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；
4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化他，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗2次；得固相產(chǎn)物Si02/Ti& ；
5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:0.30， 乙醇的加入量為8mL，在攪拌下反應(yīng)1 h，室溫下陳化》!，7(rC真空干燥，研磨，得物料；
6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以10°C/min的速率升溫至400°C， 并恒溫焙燒1 h，自然冷卻至室溫，制得所述的S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑。實(shí)施例1
1)稱取1.Og的SiA加入到三口燒瓶中；再加入IOOmL的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/水混合溶劑(體積比為5 1 )，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至3，形成混合溶液；
2)滴加5mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)20min；
3)將步驟2)得到的溶液升溫至70°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng)30min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；
4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化他，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗2次；得固相產(chǎn)物Si02/Ti& ；
5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:0.30， 乙醇的加入量為80mL，在攪拌下反應(yīng)lh，室溫下陳化8 h，70°C真空干燥，研磨，得物料；
6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以10°C/min的速率升溫至400°C， 并恒溫焙燒lh，自然冷卻至室溫，制得所述的S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑。實(shí)施例2
1)稱取8.Og的SiA加入到三口燒瓶中；再加入500mL的1- 丁基-3-甲基咪唑鐺鹽/ 水混合溶劑(體積比為4:1)，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至5，形成混合溶液；
2)滴加30mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)40min；
3)將步驟2)得到的溶液升溫至90°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng) 60min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；
4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化15h，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗4次；得固相產(chǎn)物Si02/Ti& ；
5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:3.00， 乙醇的加入量為120mL，在攪拌下反應(yīng)3 h，室溫下陳化12 h，90°C真空干燥，研磨，得物料；
6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以20°C/min的速率升溫至800°C， 并恒溫焙燒5 h，自然冷卻至室溫，制得所述的S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑。實(shí)施例3
1)稱取4.Og的SiA加入到三口燒瓶中；再加入300mL的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/水混合溶劑(體積比為1 2)，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH至4，形成混合溶液；
2)滴加25mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)30min；
3)將步驟2)得到的溶液升溫至80°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng) 50min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；
4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化10h，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗3次；得固相產(chǎn)物Si02/Ti& ；
5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:2.00， 乙醇的加入量為IOOmL,在攪拌下反應(yīng)2h，室溫下陳化10 h，80°C真空干燥，研磨，得物料；
6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以15°C/min的速率升溫至500°C， 并恒溫焙燒4 h，自然冷卻至室溫，制得所述的S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1. 一種SW2負(fù)載s摻雜TiA可見光催化劑，其特征在于所述催化劑的晶粒尺寸為 8_30nmo
2.一種如權(quán)利要求ι所述的SW2負(fù)載S摻雜TiA可見光催化劑的制備方法，其特征在于所述制備方法是以離子液體/水為混合溶劑、S^2為載體、四氯化鈦為Ti源、硫脲為 s源，采用液相水解-沉淀法制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種SW2負(fù)載S摻雜TiA可見光催化劑的制備方法，其特征在于所述的離子液體/水的混合溶劑，離子液體與水的體積比為5:廣1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種S^2負(fù)載S摻雜T^2可見光催化劑的制備方法， 其特征在于所述的離子液體包括1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種S^2負(fù)載S摻雜TiA可見光催化劑的制備方法，其特征在于所述制備方法的具體步驟為1)稱取1.(Γ8. Og的SiA加入到三口燒瓶中；再加入100-500mL的離子液體/水混合溶劑，并滴加鹽酸調(diào)節(jié)溶液的PH至3-5，形成混合溶液；2)滴加5-30mL的TiCl4到步驟1)的混合溶液中，反應(yīng)20-40min；3)將步驟2)得到的溶液升溫至7(T90°C，并用NH3.HO2調(diào)節(jié)溶液的pH值至中性，反應(yīng) 30-60min，得到含有固相產(chǎn)物的溶液；4)將步驟3)得到的含有固相產(chǎn)物的溶液于室溫下陳化8-15h，然后用蒸餾水洗滌固相產(chǎn)物，洗至無Cl—，再用乙醇洗2-4次；得固相產(chǎn)物SiO2/ TiO2 ；5)在步驟4)得到的固相產(chǎn)物中加入硫脲和乙醇，使Ti與硫脲的摩爾量之比為1:0.30 1:3.00，乙醇的加入量為80-1201^，在攪拌下反應(yīng)1-3 h，室溫下陳化8-12 h，70_90°C真空干燥，研磨，得物料；6)將研磨后的物料，放進(jìn)馬弗爐中，在空氣氣氛中以10-20°C/min的速率升溫至 400-8000C，并恒溫焙燒1-5 h，自然冷卻至室溫，制得所述的SW2負(fù)載S摻雜TW2可見光催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種SiO2負(fù)載S摻雜TiO2可見光催化劑及其制備方法，所述制備方法是將非金屬離子摻雜和多孔載體負(fù)載有機(jī)結(jié)合，利用液相水解的方法，先將鈦前驅(qū)物包覆在SiO2微球上，然后再通過非金屬S摻雜改性，制得分散性良好的S摻雜TiSxOy/SiO2可見光催化劑TiSxOy/SiO2，其晶粒尺寸為8-30nm。本發(fā)明通過摻雜S在TiO2表面形成新的能級(jí)結(jié)構(gòu)，使催化劑吸收紅移至450-550nm，適量的S摻雜不僅能夠?qū)崿F(xiàn)TiO2/SiO2的可見光催化活性，且紫外光催化活性也有顯著提高；并且，通過SiO2負(fù)載可以改善TiO2粒子團(tuán)聚，改善TiO2催化劑的分離性能，方便該催化劑的后期處理。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102266786SQ20111015874
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者林豐收, 游惠娟, 陳孝云, 陳星 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)