一種二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二氧化鈦依次沉積納米金和銘的光催化劑的制備方法，特別涉及依次沉積貴金屬納米顆粒制備光催化劑的方法，屬于環(huán)境保護(hù)污水處理用光催化材料的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)傳統(tǒng)的廢水處理方法，如混凝沉降法、氣浮法、活性污泥法等，雖然工藝成熟，但總的來說處理效率較低，特別是不能有效地去除廢水中低濃度且難生物降解的有機(jī)污染物。因此，急需開發(fā)有效且經(jīng)濟(jì)的廢水處理工藝。半導(dǎo)體多相光催化消除和降解污染物是污染治理新技術(shù)的研究熱點(diǎn)。研究表明，在適當(dāng)?shù)臈l件下，許多有機(jī)物經(jīng)光催化降解，能生成無毒無味的CO2 ,H2O及一些簡(jiǎn)單的無機(jī)物。目前，用于光催化降解環(huán)境污染物的催化劑多為N型半導(dǎo)體材料，如T12、ZnO、CdS ,SnO2、W03 ,Fe2O3等，其中對(duì)納米T12的研究最多。
[0003]常規(guī)制備T12存在著晶粒尺寸較大、比表面積小和分散性差等問題。與普通加熱法相比，微波輻射加熱不僅速率快，條件溫和，效率高，而且所制備的納米粒子比表面積大，粒徑小，提高催化材料的光催化活性。在制備催化劑過程中使用超聲波可以促進(jìn)活性金屬在T12上均勻分散，能夠增加活性組分滲透性使活性組分與載體充分接觸，改善催化劑的表面形態(tài)，也可以使催化劑比表面積增加，最終提高催化劑反應(yīng)活性.表面貴金屬沉積在Ti02對(duì)提高其光催化效率和選擇性是很有效的，常用的貴金屬有Ag、Au等，但在Ti02表面修飾雙金屬的應(yīng)用較少Au改性的T12納米催化劑，由于其自身是不活潑的催化劑，要在高溫下才能顯示出其催化活性，主要應(yīng)用于研究不同形態(tài)的T12沉積上Au后對(duì)CO的催化響應(yīng)或者在有機(jī)合成中的應(yīng)用且向可見光區(qū)藍(lán)移并不明顯.Ag沉積在T12表面雖然使其明顯地向可見光區(qū)藍(lán)移，但是Ag本身很容易在催化過程中被氧化，作為催化劑本身在反應(yīng)后期可能會(huì)變質(zhì)，影響催化效果，由于Ag本身具有殺毒作用，所以在生物催化中的應(yīng)用更為廣泛。
[0004]本專利結(jié)合了光催化較好的介孔T12和具有等離子共振吸收效果的納米貴金屬金和銠，將納米金和銠依次沉積于二氧化鈦上得到Au-Rh/Ti02光催化劑，該催化劑降解色素效果好。該催化劑及其制備方法未見相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)顯影廢水中難生物降解的有機(jī)物用常規(guī)方法難以處理的問題，提供一種二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑及其制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將介孔T12加入無水乙醇或水中，超聲分散得到懸浮液，再向懸浮液中加入水溶性金化合物的水溶液進(jìn)行超聲分散后浸泡5?10h，然后在超聲波條件下紫外光照還原I?4h，過濾、濾餅用去離子水洗滌后得到負(fù)載金的介孔T12,其中，水溶性金化合物與介孔T12質(zhì)量比為0.0001:1 ?0.01:1。
[0006](2)步驟(I)得到的負(fù)載金的介孔T12加入無水乙醇或水中，超聲分散得到懸浮液，再向懸浮液中加入水溶性銠化合物的水溶液進(jìn)行超聲分散后浸泡5?1h，然后在超聲波條件下紫外光照還原I?4h，真空抽濾，濾餅用去離子水洗滌干燥后得到負(fù)載金和銠的介孔T12，其中，水溶性銠化合物與負(fù)載金的介孔T12質(zhì)量比為0.0001:1?0.01:1。
[0007](3)將負(fù)載金和銠的介孔T12在300?500 °C微波煅燒I?1h后得到二氧化鈦負(fù)載納米金和銠的光催化劑。
[0008]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(I)和步驟(2)中所述紫外光波長(zhǎng)為200?300nm。
[0009]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(I)中所述水溶性金化合物為氯金酸、氯金酸鈉或氯金酸鉀，其水溶液的濃度為0.01?500g/L。
[0010]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(2)中所述水溶性銠化合物為三氯化銠、硝酸銠、六氯銠酸鈉或六氯銘酸鉀，其水溶液的濃度為0.01?500g /Lo
[00?1 ] 優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(I)中介孔Ti02與無水乙醇或水的液固比1:2?1:6 (mL: mg);步驟(2)中負(fù)載金的介孔Ti02與無水乙醇或水的液固比1:2?1:6(mL:mg)。
[0012]優(yōu)選的，本發(fā)明所述介孔T12由以下方法制備得到:用硫酸鈦、四氯化鈦、四異丙醇鈦或鈦酸四丁酯為鈦源，將鈦源、乙醇和乙酰丙酮按質(zhì)量比為1:10:0.1?1:40:2.5的比例進(jìn)行混合，混合后超聲浸泡I?10 h，浸泡后的溶液用微波加熱至80?120°C蒸發(fā)除去水分，按5?100°C/min的升溫速率升溫至200?400°C微波煅燒I?10h，然后在按5?100°C/min的升溫速率升溫至200?500°C微波煅燒I?1h得到白色粉末，即為介孔Ti02。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明所述方法制備條件溫和，工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定，可靠，成本低，所制光催化劑可用于不同色素濃度的有機(jī)廢水光催化降解，色素降解效果好，有著廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0014](2)本發(fā)明所述方法制備得到的催化劑使用過程中無溶解損失現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染;高溫再次煅燒可重復(fù)利用，該光催化劑用量小、簡(jiǎn)單、安全、高效。
[0015](3)所得納米金和銠依次沉積的二氧化鈦光催化劑是一種綠色無污染、可再生，高溫下性能穩(wěn)定，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0017]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑及其制備方法，具體包括以下步驟:
(I)介孔T12的制備:選用硫酸鈦為鈦源，將硫酸鈦、乙醇和乙酰丙酮按質(zhì)量比為1:10:
0.1的比例進(jìn)行混合，混合后超聲浸泡lh，浸泡后的溶液用微波加熱至120°C蒸發(fā)除去水分，按5°C/min的升溫速率升溫至200°C微波煅燒10h，然后在按5°C/min的升溫速率升溫至4000C微波煅燒1h得到白色粉末，即為介孔銳鈦型T12。
[0018](2)步驟(I)得到的介孔銳鈦型T12加入無水乙醇中(液固比1: 6)，超聲分散10min，再向懸浮液中加入氯金酸的水溶液(0.0lg /L)進(jìn)行超聲分散后浸泡5h，然后在超聲波條件下紫外光照還原lh，過濾、濾餅用去離子水洗滌后得到負(fù)載金的介孔T12,其中，紫外光波長(zhǎng)為200nm，氯金酸與介孔T12質(zhì)量比為0.0001:1。
[0019](3)步驟(2)得到的負(fù)載金的介孔T12加入無水乙醇中(液固比1:6)，超聲分散1min，再向懸浮液中加入三氯化銠的水溶液(0.0lg /L)進(jìn)行超聲分散后浸泡5h，然后在超聲波條件下紫外光照還原lh，真空抽濾，濾餅用去離子水洗滌，微波加熱至100°C干燥后得到負(fù)載金和銠的介孔T12,其中，紫外光波長(zhǎng)為200nm，三氯化銠與負(fù)載金的介孔T12質(zhì)量比為0.0001:1。
[0020](4)將負(fù)載金和銠的介孔T12在300°C微波煅燒Ih后得到納米金和銠依次沉積的二氧化鈦光催化劑。
[0021]本實(shí)施例制備得到的二氧化鈦光催化劑對(duì)甲基橙的光催化降解，20min時(shí)，介孔銳鈦型T12降解率為58%，載金介孔銳鈦型T12降解率為77%，載金載銠的介孔銳鈦型T12降解率為88%;30min時(shí)，介孔銳鈦型T12降解率為65%，載金介孔銳鈦型T12降解率為82%，載金載銠的介孔銳鈦型T12降解率為100%。
[0022]實(shí)施例2
本實(shí)施例