。將水熱處理產(chǎn)物在鼓風干燥箱中80°C干燥2h即得到表面覆蓋 二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。
[0036] 按照上述方法進行如下實施例，實施例所用試劑如表1。
[0037] 表1試劑清單
[0038]
[0039] 實施例1 (無助劑）
[0040] (1)將尺寸為IOmmX IOmmX IOmm的海綿鈦（孔隙率約為60%，孔隙尺寸半徑為 2~3mm)用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈，置于盛有50mL 12mol/L NaOH溶液的反應(yīng)釜中 反應(yīng)，反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)時間為36h。反應(yīng)后用去離子水清洗，在海綿鈦表面得到白色 的Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體。
[0041] (2)將（1)中得到的產(chǎn)物浸沒于50mL 1.0 mol/L HCl溶液中進行離子交換反應(yīng)置 換出Na+，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)時間為12h，然后用去離子水清洗。
[0042] (3)將（2)中得到的產(chǎn)物在400°C水熱環(huán)境中處理4h，然后在真空干燥箱中80°C 干燥2h后得到表面覆蓋二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。
[0043] 實施例2 (含氧化抑制劑丙酮）
[0044] (1)將尺寸為IOmmX IOmmX IOmm的海綿鈦（孔隙率約為60%，孔隙尺寸半徑為 2~3mm)用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈，置于盛有50mL 10mol/L NaOH和2mL丙酮混合 溶液的反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時間為48h。反應(yīng)后用去離子水清洗，在海綿 鈦表面得到白色的Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體。
[0045] (2)將（1)中得到的產(chǎn)物浸沒于50mL 0. 5mol/L HCl溶液中進行離子交換反應(yīng)置 換出Na+，反應(yīng)溫度為80°C，反應(yīng)時間為24h，然后用去離子水清洗。
[0046] (3)將（2)中得到的產(chǎn)物在300°C水熱環(huán)境中處理2h，然后在真空干燥箱中80°C 干燥2h后得到表面覆蓋二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。
[0047] 實施例3 (含氧化助劑H2O2)
[0048] (1)將尺寸為IOmmX IOmmX IOmm的海綿鈦（孔隙率約為60%，孔隙尺寸半徑為 2~3mm)用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈，置于盛有50mL 10mol/L NaOH溶液和2mL 30% (w/w)H202的反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為150°C，反應(yīng)時間為12h。用去離子水清洗，在海綿 鈦表面得到白色的Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體。
[0049] (2)將（1)中得到的產(chǎn)物浸沒于50mL I. 5mol/L HCl溶液中進行離子交換反應(yīng)置 換出Na+，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間為12h，然后用去離子水清洗。
[0050] (3)將（2)中得到的產(chǎn)物在300°C水熱環(huán)境中處理2h，然后在真空干燥箱中80°C 干燥2h后得到表面覆蓋二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。
[0051] 實施例4
[0052] 利用掃描電子顯微鏡（SEM)觀察二氧化鈦納米帶薄膜的形貌，X射線衍射（XRD)檢 測二氧化鈦納米帶薄膜的晶型結(jié)構(gòu)。
[0053] 以羅丹明B(RhB)為模擬污染物通過紫外可見光分光光度計檢測二氧化鈦納米 帶薄膜的光催化性能。具體實施方法如下：取5ppm的羅丹明B 20mL置于燒杯中，加入 IOmmX IOmmX IOmm的試樣，保證試樣浸沒于溶液中。用300W紫外燈照射溶液，光源到溶液 表面距離為12cm，紫外燈電流強度為18mA，每照射IOmin取溶液測試其吸光強度，直到吸光 強度幾乎不變?yōu)橹?。注：羅丹明B的吸收峰出現(xiàn)在光波長為554nm處，根據(jù)朗伯-比爾定律， 溶液濃度與吸光度呈線性變化，可以用吸光度值得變化表征降解過程中羅丹明B濃度的變 化。
[0054] 上述實施例得到的二氧化鈦納米帶薄膜的掃描電鏡圖見圖2,1、2和3分別對應(yīng)實 施例1、2和3。從圖2中可以看出實施例1、2和3得到的均為結(jié)晶完整、表面干凈的納米 帶。但由于助劑的添加情況不一樣，故納米帶直徑也不同。相對而言，含氧化助劑H2O2的實 施例3得到的納米帶直徑最小；含氧化抑制劑丙酮的實施例2得到的納米帶直徑最大。
[0055] 上述實施例得到的二氧化鈦納米帶薄膜的XRD圖見圖3,圖中曲線分別對應(yīng)實施 例3 (添加氧化助劑H2O2)、實施例1 (不添加助劑）、實施例2 (添加氧化抑制劑丙酮）得到 的二氧化鈦納米帶薄膜試樣的XRD圖譜。所有試樣均在25. 3°、48.0°出現(xiàn)1102銳鈦礦特 征衍射峰的最強峰（101)晶面和次強峰（200)晶面，說明產(chǎn)物中TiO2銳鈦礦晶型占主要成 分。從圖3中可以看出添加 H2O2的試樣TiO2特征衍射峰強度明顯增強，表明加入H2O 2有助 于1102的晶化；對應(yīng)的圖2-3表明銳鈦礦晶型的生長與發(fā)育情況良好，直徑細小的納米帶 有助于維持大的比表面積。添加丙酮試樣的TiO2特征衍射峰強度相對較弱，表明加入丙酮 一定程度上抑制了 TiO2銳鈦礦晶型的生長與發(fā)育，導(dǎo)致直徑相對較粗的納米帶生成從而降 低其比表面積。據(jù)此可改變H2O2或丙酮的添加量達到調(diào)整或改變TiO 2銳鈦礦晶型生長與 發(fā)育情況，從而得到不同比表面積（或不同光催化性能）的產(chǎn)品。
[0056] 上述實施例得到的二氧化鈦納米帶薄膜的光催化性能檢測結(jié)果見圖4。從圖4中 可以看出不添加助劑的試樣（實施例l)60min光降解效率為61%，添加丙酮的試樣（實施 例2) 60min光降解效率明顯下降為42%，而添加 H2O2的試樣（實施例3) 60min光降解效率 明顯增大為93%，說明添加 H2O2或丙酮能分別提高或抑制試樣的光催化性能。
[0057] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種高比表面積、高光催化性能二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于包括 如下步驟： (1) 將海綿鈦先后用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈，置于盛有NaOH溶液和助劑的反應(yīng) 釜中進行水熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水清洗，得到表面覆蓋Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體的 海綿鈦；所述的助劑為氧化助劑或氧化抑制劑； (2) 將（1)中得到的海綿鈦浸沒于HCl溶液中進行離子交換反應(yīng)置換出Na+，去離子水 清洗后獲得表面覆蓋H2Ti3O7納米帶薄膜的海綿鈦； (3 )將（2 )中得到的海綿鈦再次置于反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后將所得產(chǎn)物用 去離子水清洗、干燥后獲得到表面覆蓋二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所 述的海綿鈦的孔隙率為60%，孔隙尺寸半徑為2~3mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所 述的NaOH溶液的濃度為6~15mol/L〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所 述的水熱反應(yīng)的條件為：120~220°C反應(yīng)6~48h。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所 述的氧化助劑為過氧化氫，所述的氧化抑制劑為丙酮。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（2)中所 述的HCl溶液的濃度為0? 1~2mol/L〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（2)中所 述的離子交換反應(yīng)的條件為：20~120°C反應(yīng)6~24h。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（3)中所 述的水熱反應(yīng)的條件為：200~600°C反應(yīng)1~4h。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于：步驟（3)中所 述的干燥為在鼓風干燥箱中80°C干燥2h。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步 驟： (1) 將尺寸為1〇_X10_XIOmm的海綿鈦先后用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈，置于 盛有50mL6~15mol/L的NaOH溶液和1~IOmL助劑的反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物 用去離子水清洗，得到表面覆蓋Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體的海綿鈦；所述的助劑為氧化 助劑或氧化抑制劑，氧化助劑為30%H2O2，氧化抑制劑為丙酮； (2) 將（1)中得到的海綿鈦浸沒于20~80mL0. 1~2mol/L的HCl溶液中進行離子交 換反應(yīng)置換出Na+，去離子水清洗后獲得表面覆蓋H2Ti3O7納米帶薄膜的海綿鈦； (3 )將（2 )中得到的海綿鈦再次置于反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后將所得產(chǎn)物用 去離子水清洗、干燥后獲得到表面覆蓋二氧化鈦納米帶薄膜的海綿鈦。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高比表面積、高光催化性能二氧化鈦納米帶薄膜的制備方法，屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以海綿鈦為基體，通過堿浴水熱法，添加氧化助劑或者抑制劑、調(diào)控工藝參數(shù)等來控制所得納米帶薄膜的晶型及生長，從而在海綿鈦表面附著一層具有高比表面積的Na2Ti3O7納米帶薄膜前驅(qū)體，該前驅(qū)體在HCl溶液中進行離子交換反應(yīng)置換出Na+從而獲得H2Ti3O7納米帶薄膜，再通過水熱處理使雜質(zhì)離子脫離薄膜提高二氧化鈦納米帶薄膜的純凈度。本發(fā)明制備的產(chǎn)品表面覆有良好銳鈦礦晶型的二氧化鈦納米帶薄膜，純度、比表面積高，光催化性能好；若二氧化鈦納米帶薄膜損耗或消失后可回收該海綿鈦，再經(jīng)本發(fā)明方法就能恢復(fù)其光催化性能。
【IPC分類】B01J35/10, B01J21/06
【公開號】CN104888746
【申請?zhí)枴緾N201510337108
【發(fā)明人】常鷹, 董仕節(jié), 劉備, 王輝虎
【申請人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月17日