CN103861578A - 一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,属于光触媒材料技术领域。首先将稀土盐和钛盐溶解,与氨水形成氢氧化物沉淀,经过煅烧制备稀土掺杂纳米TiO2粉末,然后加入成膜剂和乳化剂,制备稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。稀土掺杂后,光触媒可拓宽光谱响应区间,可直接利用太阳光实现对甲醛、苯、细菌等有机污染物的降解,提高了光催化效率。并且该发明光触媒乳液制备工艺简单,便于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料技术领域,具体涉及一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。
背景技术
纳米光触媒是一种以纳米TiO2为代表的纳米级的金属氧化物材料,在光线的作用下,纳米光触媒能产生强烈催化降解功能,能有效地降解空气中的有害气体,能有效杀灭多种细菌,同时还具备除臭、抗污等功能。但是纳米TiO2存在诸多问题,限制了其实际的应用,由于TiO2是宽禁带半导体化合物,只有波长较短的太阳光能(λ<387nm)才能被吸收,而这部分紫外线(300~400nm)只占到达地面上太阳光能的4%~6%,太阳能利用率很低;另一方面,受光激发形成的空穴和电子易于复合,降低了光量子效率。因此,缩短禁带宽度使纳米TiO2具有可见光活性成为研究热点,常采用掺杂的方法。
在TiO2中掺杂适当的稀土元素,可以在TiO2能带结构的价带与导带之间形成一个缺陷能量状态,缺陷能量状态可能靠近价带,也可能靠近导带。缺陷能量状态为光生电子提供了一个跳板,可以利用能量较低的可见光激发电子,由价带分两步传输到导带,从而激发半导体的光吸收边向可见光移动。稀土金属具有独特的4f亚层电子结构,几乎可以和所有元素发生反应,形成多价态、多配位数的化合物,具有许多优异的光、电、磁等特性。
国内外对稀土铈掺杂光触媒有一定的研究。申请号为200710061876.7200810079599.7的发明专利公布了一种金属离子掺杂纳米TiO2透明光触媒乳液及其制备方法,申请号为200810079599.7的发明专利公布了一种复合金属离子掺杂纳米TiO2光触媒透明乳液及制备方法,均采用铈对纳米TiO2掺杂制备了光触媒。但目前对其他稀土离子掺杂纳米TiO2光触媒研究较少。
鉴于此,本发明提出一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,采用多种稀土元素对纳米TiO2进行掺杂改性,制备光触媒乳液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。经过多种稀土元素掺杂后,光触媒可拓宽光谱响应区间,提高在日光照射下的光催化效果。
为了实现上述的目的,本发明采用的技术方案为:
本发明提供的一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,制备步骤包括:
(1)将钛盐和稀土盐先后加入去离子水中溶解,过滤去掉杂质;
(2)向步骤(1)的溶液中滴加碱液,形成氢氧化钛和稀土氢氧化物的混浊胶体状溶液;
(3)将步骤(2)的混浊胶体状溶液过滤,得到混合氢氧化物,去离子水反复洗涤,过滤,烘干,得到混合氢氧化物粉末;
(4)将步骤(3)的混合氢氧化物粉末移入马弗炉中,煅烧,得到稀土掺杂纳米TiO2粉末。
(5)将步骤(4)制得的稀土掺杂纳米TiO2粉末加入去离子水中,再加入适量成膜剂和乳化剂,温度为50~100℃,强烈搅拌,充分分散,制得稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。
优选地,所述的钛盐为硫酸氧钛、四氯化钛的一种。
优选地,所述的稀土盐为硝酸铈、硝酸镧、硝酸钇、硝酸钕、硝酸钐、氯化铈、氯化镧、氯化钇、氯化钕、氯化钐的一种或几种的混合物。
优选地,所述的稀土盐的加入量为钛盐的0.5~5%(摩尔百分比)。
优选地,所述的碱液为氨水。
优选地,所述的强氧化剂为双氧水。
本发明所具有的有益效果:
本发明涉及一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。经过稀土掺杂后,光触媒可拓宽光谱响应区间,可直接利用太阳光或日光灯,实现对甲醛、苯、细菌等有机污染物的降解,提高了光催化效率。光触媒乳液制备工艺简单,便于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但不限定本发明的保护范围。
实施例1
将四氯化钛和稀土硝酸镧加入去离子水中溶解,过滤去掉杂质,向溶液中滴加氨水,形成氢氧化钛和氢氧化镧的混浊胶体状溶液,过滤,去离子水反复洗涤,烘干,得到混合氢氧化物粉末,将粉末移入马弗炉中,煅烧,得到稀土镧掺杂纳米TiO2粉末。将制得的稀土镧掺杂纳米TiO2粉末加入去离子水中,再加入适量成膜剂和乳化剂,制得稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。
实施例2
将硫酸氧钛和稀土硝酸钇加入去离子水中溶解,过滤去掉杂质,向溶液中滴加氨水,形成氢氧化钛和氢氧化钇的混浊胶体状溶液,过滤,去离子水反复洗涤,烘干,得到混合氢氧化物粉末,将粉末移入马弗炉中,煅烧,得到稀土钇掺杂纳米TiO2粉末。将制得的稀土钇掺杂纳米TiO2粉末加入去离子水中,再加入适量成膜剂和乳化剂,制得稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,其特征在于制备步骤包括:
(1)将钛盐和稀土盐先后加入去离子水中溶解,过滤去掉杂质;
(2)向步骤(1)的溶液中滴加氨水,形成氢氧化钛和稀土氢氧化物的混浊胶体状溶液;
(3)将步骤(2)的混浊胶体状溶液过滤,得到混合氢氧化物,去离子水反复洗涤,过滤,烘干,得到混合氢氧化物粉末;
(4)将步骤(3)的混合氢氧化物粉末移入马弗炉中,煅烧,得到稀土掺杂纳米TiO2粉末。
(5)将步骤(4)制得的稀土掺杂纳米TiO2粉末加入去离子水中,再加入适量成膜剂和乳化剂,温度为50~100℃,强烈搅拌,充分分散,制得稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液。
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,其特征在于所述的钛盐为硫酸氧钛、四氯化钛的一种。
3.根据权利要求1所述的稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,其特征在于所述的稀土盐为硝酸铈、硝酸镧、硝酸钇、硝酸钕、硝酸钐、氯化铈、氯化镧、氯化钇、氯化钕、氯化钐的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1和3所述的稀土掺杂纳米TiO2光触媒乳液,其特征在于所述的稀土盐的加入量为钛盐的0.5~5%(摩尔百分比)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140618 |