專利名稱：一種SBA-15負(fù)載N摻雜TiO₂可見光催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TiO2的制備方法，尤其是一種SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
TiO2材料無味、無毒，光穩(wěn)定性高，熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較高的光催化活性，被認(rèn)為是最具有開發(fā)前景和應(yīng)用潛力的環(huán)保型光催化材料。但是目前TiO2粉體材料用于污水處理、環(huán)境空氣凈化的效果還不盡如人意，主要問題是:(1)量子尺寸效應(yīng)使TiO2材料禁帶增寬，氧化還原勢增大，光催化反應(yīng)驅(qū)動力增大，但是納米TiO2材料卻存在著易失活、易凝聚、難回收利用等缺點(diǎn)。(2)傳統(tǒng)的TiO2材料只有在波長不大于387 nm的紫外光照射下才具有光激發(fā)活性，而太陽光中紫外波段部分的能量僅占全部太陽能的5%左右，絕大部分可見光的能量(45%左右)尚未得到充分利用。為了解決以上問題，人們采用各種方法來解決納米TiO2的回收性差和可見光利用率低的問題。如金屬或非金屬離子摻雜(Chen et al.Chem.Rev.2007, 107, 2891 -2959)、貴金屬沉積(Pipelzadeh et al.Chem Eng J.2009, 155: 660-665)和半導(dǎo)體復(fù)合(Leghari et al.Chem Eng J.2011, 166: 906 - 915)等手段將TiO2光響應(yīng)范圍拓展到了可見光區(qū)；或是利用活性炭(Wang et al.J.Hazard.Mater.2009, 169, 1061 - 1067)、分子篩(Tayade et al.1nd.Eng.Chem.Res.2007, 46, 369 - 376.)等具有較高比表面積的物質(zhì)作為載體負(fù)載TiO2，提高其對污染物的吸附及光催化效率。但是上述方法只能解決TiO2存在的一個或兩個問題，如利用具有窄禁帶寬度的如CdS等半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合可能會提高可見光催化活性及電子-空穴分離效率，但是比表面積會減小，同時(shí)TiO2的氧化能力也會有所降低；高比表面積載體負(fù)載雖然會提高對目標(biāo)物的吸附，提高光催化效率，但是可見光活性沒有得到提高。而且這些制備方法存在過程復(fù)雜、穩(wěn)定性不好或需要較復(fù)雜的設(shè)備等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，本發(fā)明方法使用未脫除表面活性劑的SBA-15作為載體，可有效保持載體的有序孔道結(jié)構(gòu)和高的吸附能力，并有效阻止了 TiO2在熱處理過程中的團(tuán)聚；同時(shí)在使用偏鈦酸制備TiO2的過程中進(jìn)行了 N元素的摻雜，材料的可見光催化活性明顯提高，制造成本低。本發(fā)明所米取的技術(shù)方案是:SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將P123溶于的鹽酸溶液，攪拌至溶液澄清透明；攪拌下滴加正硅酸乙酯(TE0S)，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V；所得沉淀經(jīng)去離子水洗至無氯離子，干燥，得到SBA-15中間體；
(2)以步驟(I)制備的SBA-15中間體為載體制備N摻雜TiO2可見光催化劑。步驟(2)也可以為本領(lǐng)域制備N摻雜TiO2可見光催化劑的常規(guī)步驟。
步驟(2)優(yōu)選包括以下過程:①冰水浴下，將偏鈦酸、濃氨水和雙氧水互溶，攪拌30 60分鐘后，得到黃綠色溶液，將SBA-15中間體加入到上述黃綠色溶液中，攪拌2 4h，得到懸濁液；
②將過程①得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)0.5 2小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400 800W，反應(yīng)溫度為60 90°C，得到中間產(chǎn)物；
③將中間產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥；干燥后的固體在無氧狀態(tài)下煅燒。步驟(I)中正硅酸乙酯、P123和HCl的摩爾比為1:0.017:5.88。步驟(I)中清洗沉淀所用的去離子水的溫度為0 4°C。步驟(I)的反應(yīng)溫度為40°C，即在40°C下將P123溶于2 mol/L的鹽酸溶液，攪拌至溶液澄清透明；攪拌下滴加正硅酸乙酯(TE0S)，恒溫?cái)嚢?4 h后抽濾。步驟(I)的干燥溫度為60°C。過程①中所用濃氨水為28%wt的濃氨水，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。過程①中偏鈦酸、濃氨水和雙氧水的質(zhì)量比為1:2 8:10 50,SBA_15中間體按與生成的TiO2質(zhì)量比為20 1:1的量加入，每Imol偏鈦酸生成lmol Ti02。過程③中煅燒溫度為300 500°C，煅燒時(shí)間為I 3小時(shí)。本發(fā)明合成的SBA-15負(fù)載N摻雜的TiO2催化劑,一是可以提高可見光催化活性；反應(yīng)物氨水和偏鈦酸發(fā)生反應(yīng)，提供了 N源，N元素可以摻入TiO2晶格中取代0，降低TiO2的禁帶寬度，使其具有可見光催化活性；二是比表面積的增加。將N摻雜的TiO2負(fù)載于多孔吸附劑SBA-15上，由于負(fù)載過程中，SBA-15孔道中的表面活性劑未被去除，可以保證TiO2負(fù)載后，SBA-15依然保持有序的孔道結(jié)構(gòu)和高的吸附能力，并且TiO2負(fù)載后阻止了其在后續(xù)熱處理過程中的團(tuán)聚，有利于光催化活性的提高。另外，使用價(jià)格低廉的偏鈦酸作為鈦源，氨水作為反應(yīng)物和摻雜物一步合成N摻雜的TiO2,制備工藝簡單，成本低廉。該方法合成的SBA-15負(fù)載N摻雜的TiO2催化劑，材料的比表面積可達(dá)480 m2/g，且可見光催化活性高；以300W氙燈為光源并加400nm濾光片情況下，以10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液為模型污染物，中性環(huán)境下，可見光活性明顯高于P25 ;制備的復(fù)合材料不僅比表面積大，且表面帶負(fù)電荷，對陽離子污染物表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力，如在中性條件下，對10mg/L的亞甲基藍(lán)溶液的吸附可達(dá)30%以上，并且吸附速率快，5min即可達(dá)到吸附平衡。SBA-15:介孔分子篩。P123:是一種二嵌段共聚物，全稱為:聚環(huán)氧乙燒-聚環(huán)氧丙燒-聚環(huán)氧乙燒二嵌段共聚物，其分子式為:PE0-PP0-PE0。P25 =Degussa公司生產(chǎn)的TiO2。25%的金紅石礦相，75%的的銳鈦礦相的混晶。DRS:漫反射光譜。XPS:X射線光電子能譜。XRD:X射線衍射圖譜。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
1、將N摻雜TiO2負(fù)載于多孔吸附劑SBA-15上，使用未脫除表面活性劑的SBA-15作為載體，由于表面活性劑已經(jīng)優(yōu)先占據(jù)SBA-15的孔道，在TiO2的負(fù)載過程中，可有效減少TiO2對孔道結(jié)構(gòu)的破壞，因此可有效保持載體的有序孔道結(jié)構(gòu)和聞的吸附能力；同時(shí)，負(fù)載有效阻止了 N摻雜TiO2在后續(xù)熱處理過程中的團(tuán)聚，可見光催化活性明顯提高。
2、使用價(jià)格低廉的偏鈦酸作為鈦源，氨水作為反應(yīng)物和摻雜物一步合成N摻雜的TiO2,制備工藝簡單，成本低廉。


圖1為實(shí)施例1所制備的可見光催化劑和SBA-15載體的N2吸附-脫附等溫線； 圖2為實(shí)施例1-3所制備的可見光催化劑的廣角衍射圖譜；
圖3為實(shí)施例1所制備的可見光催化劑和SBA-15載體的小角衍射圖譜；
圖4為實(shí)施例1和5所制備的可見光催化劑的廣角衍射圖譜；
圖5為P25和實(shí)施例1所制備的可見光催化劑的DRS曲線；
圖6為實(shí)施例1和實(shí)施例4制備的可見光催化劑的XPS圖譜；
圖7為實(shí)施例1制備的可見光催化劑對亞甲基藍(lán)的吸附動力學(xué)曲線；
圖8為P25型TiO2及實(shí)施例1-5所制備的可見光催化劑吸附及光催化降解亞甲基藍(lán)脫色率圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)40°〇下，稱取4.0 g P123于燒杯中，加入2 mol/L的鹽酸溶液150mL，攪拌至溶液澄清透明；攪拌下滴加9.0 ml正硅酸乙酯(TE0S)，恒溫?cái)嚢?4 h后抽濾，所得沉淀使用0 4°C的低溫去離子水洗至無氯離子，60 °C干燥，得到SBA-15中間體；
(2)冰水浴下，量取10mL, 30wt%的H2O2和0.8 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟
(I)制備的SBA-15中間體3g (約Ig純SBA-15)加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑，記為 1-N-Ti02/SBA- 15。對上述可見光催化劑進(jìn)行XRD及比表面積(BET)測試，BET測試結(jié)果表明，該復(fù)合材料的比表面積為480 m2/g，SBA-15載體的比表面積為537 m2/g，未負(fù)載的N摻雜TiO2的比表面積92 m2/g。圖1為載體SBA-15和負(fù)載1102后，材料的隊(duì)吸附-脫附曲線，可見負(fù)載TiO2后，SBA-15依然保持了中孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。圖2所示為復(fù)合材料的廣角XRD衍射圖，圖3為為載體SBA-15和負(fù)載TiO2后的小角衍射圖，圖4為復(fù)合材料的廣角XRD衍射圖，可見該催化劑中N摻雜TiO2為銳鈦礦構(gòu)型，SBA-15負(fù)載TiO2后，依然保持了有序的介孔結(jié)構(gòu)。圖5為其UV-vis DRS圖譜，由圖5可見商用P25型TiO2的吸收帶邊在390nm，而SBA-15負(fù)載N摻雜的TiO2的吸收帶邊紅移到430nm，表明SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可吸收利用可見光。圖6為本實(shí)施例制備的可見光催化劑的XPS圖，400eV附近出現(xiàn)了 N元素的特征峰，說明N元素的摻入，N元素含量為0.45%，也是DRS圖表現(xiàn)出紅移的主要原因。
對所制備的可見光催化劑進(jìn)行了吸附和可見光催化活性試驗(yàn):在100 mL的10mg/L亞甲基藍(lán)溶液中加入0.1g本實(shí)施例制備的可見光催化劑，以300W氙燈為可見光源，以400 nm濾光片濾掉X〈400 nm的光，圖7表明，催化劑5分鐘即可達(dá)到吸附-脫附平衡。平衡后開燈進(jìn)行光催化反應(yīng)。亞甲基藍(lán)的脫色率使用分光光度計(jì)在662nm處進(jìn)行吸光度測試。結(jié)果如圖8所示，30 min的吸附脫色率為30.5%，可見光照射120分鐘后亞甲基藍(lán)的光催化降解率為92.4%。實(shí)施例2
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取10mL, 30wt%的H2O2和0.8 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.125 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟
(I)制備的SBA-15中間體3g (約Ig純SBA-15)加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑，記為 2-N-Ti02/SBA- 15。對上述可見光催化劑進(jìn)行XRD及比表面積(BET)測試，BET測試結(jié)果表明，該可見光催化劑的比表面積為496 m2/g。說明TiO2的負(fù)載量對材料的比表面積有微弱的影響。由圖2中XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，TiO2的峰減弱，表明TiO2含量的降低減弱了 TiO2的衍射強(qiáng)度。按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行吸附及可見光催化活性試驗(yàn)，由圖8可知:吸附脫色率為31.6%，照射120分鐘后甲基橙的降解率為76.4%。實(shí)施例3
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取10mL, 30wt%的H2O2和0.8 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.365 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟
(I)制備的SBA-15中間體3g (約Ig純SBA-15)加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑，記為 3-N-Ti02/SBA- 15。對上述可見光催化劑進(jìn)行XRD及比表面積(BET)測試，BET測試結(jié)果表明，該可見光催化劑的比表面積為442 m2/g。說明TiO2的負(fù)載量增大，材料的比表面積略有下降。由圖2中XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，TiO2的峰增強(qiáng)，表明TiO2含量的增大加強(qiáng)了 TiO2的衍射強(qiáng)度。按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行吸附及可見光催化活性試驗(yàn)，由圖8可知:吸附脫色率為28.4%，照射120分鐘后亞甲基藍(lán)的降解率為82.8%。實(shí)施例4
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取10mL，30wt%的H2O2和1.5mL28wt%濃NH3 H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體3g (約Ig純SBA-15)加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑，記為 4-N-Ti02/SBA- 15。對上述可見光催化劑進(jìn)行XPS測試，圖6為本實(shí)施例制備的可見光催化劑的XPS圖，結(jié)果顯示材料中的N含量略有上升(0.69%)。按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行吸附及可見光催化活性試驗(yàn)，如圖8所示:吸附脫色率為30.3%，照射120分鐘后亞甲基藍(lán)的降解率為93.2%，說明過量的氨水會略微增大材料中N元素的含量，但是對材料的光催化性能影響不明顯。實(shí)施例5
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取10mL, 30wt%的H2O2和0.8mL28wt%濃NH3 H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體3g (約Ig純SBA-15)加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于500°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑，記為 5-N-Ti02/SBA- 15。對上述粉體進(jìn)行XRD及XPS測試，由圖4的XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，TiO2的峰強(qiáng)略有增強(qiáng)，說明煅燒溫度上升有利于TiO2的結(jié)晶。XPS測試結(jié)果表明，該可見光催化劑的N含量為
0.11%，較實(shí)例I中催化劑N含量明顯下降，說明升高煅燒溫度會使N含量下降。按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行吸附及可見光催化活性試驗(yàn)，由圖8可知:吸附脫色率為
29.6%，照射120分鐘后亞甲基藍(lán)的降解率為50.4%。說明煅燒溫度過高，材料的可見光催化性能明顯下降。實(shí)施例6
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(I)制備方法同實(shí)施例1 ; (2)冰水浴下，量取2.2 mL, 30wt%的H2O2和0.5 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體4g加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于300°C煅燒3小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑。實(shí)施例7
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取11mL, 30wt%的H2O2和2.1 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體0.2g加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于500°C煅燒I小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑。實(shí)施例8
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取8.8 mL, 30wt%的H2O2和1.1 mL28wt%濃NH3H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體2g加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑。實(shí)施例9
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取6mL, 30wt%的H2O2和0.82mL28wt%濃NH3 H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體Ig加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑。實(shí)施例10
SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟: (1)制備方法同實(shí)施例1;
(2)冰水浴下，量取4mL, 30wt%的H2O2和0.6mL28wt%濃NH3 H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30 60分鐘后形成黃綠色溶液，將步驟(I)制備的SBA-15中間體2.5g加入到上述黃綠色溶液中，繼續(xù)攪拌3h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)I小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400W，反應(yīng)溫度為80°C，得到中間產(chǎn)物；
(4)將所述中間產(chǎn)物過濾，熱水洗滌至不再產(chǎn)生泡沫，80°C干燥；干燥后的固體置于管式爐中，N2保護(hù)下于400°C煅燒2小時(shí)，即可獲得SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑。
權(quán)利要求
1.一種SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將P123溶于鹽酸溶液，攪拌至溶液澄清透明；攪拌下滴加正硅酸乙酯，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V；所得沉淀經(jīng)去離子水洗至無氯離子，干燥，得到SBA-15中間體； (2)以步驟(I)制備的SBA-15中間體為載體制備N摻雜TiO2可見光催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(2)包括以下過程:①冰水浴下，將偏鈦酸、濃氨水和雙氧水互溶，攪拌30 60分鐘后,得到黃綠色溶液，將所述SBA-15中間體加入到上述黃綠色溶液中，攪拌2 4h，得到懸濁液； ②將過程①得到的懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，反應(yīng)0.5 2小時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為400 800W，反應(yīng)溫度為60 90°C，得到中間產(chǎn)物； ③將所述中間產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥；干燥后的固體在無氧狀態(tài)下煅燒。
3.如權(quán)利要求1所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中正硅酸乙酯、P123和HCl的摩爾比為1:0.017:5.88。
4.如權(quán)利要求1所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中清洗沉淀所用的去離子水的溫度為0 4°C。
5.如權(quán)利要求1所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)的反應(yīng)溫度為40°C。
6.如權(quán)利要求1所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)的干燥溫度為60°C。
7.如權(quán)利要求2所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:過程①中所用濃氨水為28%wt的濃氨水，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%。
8.如權(quán)利要求2所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:過程①中偏鈦酸、濃氨水和雙氧水的質(zhì)量比為1:2 8:10 50，SBA-15中間體按與生成的TiO2質(zhì)量比為20 1:1的量加入。
9.如權(quán)利要求2所述的TiO2可見光催化劑的制備方法，其特征在于:過程③中煅燒溫度為300 500°C，煅燒時(shí)間為I 3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SBA-15負(fù)載N摻雜TiO2可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟(1)將P123溶于鹽酸溶液，攪拌下滴加正硅酸乙酯，恒溫?cái)嚢韬蟪闉V；所得沉淀洗至無氯離子，干燥，得到SBA-15中間體；(2)冰水浴下，將偏鈦酸、濃氨水和雙氧水互溶，攪拌后，得到黃綠色溶液，將SBA-15中間體加入到黃綠色溶液中，得到懸濁液；(3)將懸濁液轉(zhuǎn)入微波反應(yīng)器中，得到中間產(chǎn)物；(4)將中間產(chǎn)物過濾、洗滌、干燥；煅燒。本發(fā)明方法使用未脫除表面活性劑的SBA-15作為載體，可有效保持載體的有序孔道結(jié)構(gòu)和高的吸附能力，并有效阻止了TiO2在熱處理過程中的團(tuán)聚；制造成本低。
文檔編號B01J35/00GK103203247SQ201310104988
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者武標(biāo), 王曉靜, 李發(fā)堂, 郝影娟 申請人:河北科技大學(xué)