CSUB60/SUB/BISUB2/SUBTIOSUB4/SUBFSUB2/SUB复合光催化剂的制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102941106 A(43)申请公布日 2013.02.27CN102941106A*CN102941106A*(21)申请号 201210480839.0(22)申请日 2012.11.22B01J 27/135(2006.01)(71)申请人上海师范大学地址 200234 上海市徐汇区桂林路100号(72)发明人李贵生 蒋波 徐鹏鹏 张蝶青李和兴(74)专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司 31227代理人张美娟(54) 发明名称C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法(57) 摘要本发明公开了一种C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，

2、其步骤为：一定质量的钛源溶于醇液A，搅拌4h，制得钛源溶液；同时将0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于醇液B中；搅拌4h，制得铋源溶液；然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比分别为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温；经离心，并用去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂。其有益效果为：所使用的化学试剂均为常用试剂、廉价易得，方法工艺简单。(51)I

3、nt.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页1/1页21.C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：其步骤为：1）一定质量的钛源溶于醇液A，搅拌4h，制得钛源溶液；同时将0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于醇液B中；搅拌4h，制得铋源溶液；2）然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比分别为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在

4、100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温；3）经离心，并用去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的钛源和Bi(NO3)35H2O的质量比为1:2。3.根据权利要求1所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的钛源为硫酸氧钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、四氟化钛中的一种。4.根据权利要求3所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的钛源为四氟化钛。5.根据权利要求1所述的C60/

5、Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的醇液A和醇液B为乙醇、丙三醇、异丙醇、叔丁醇和乙二醇中相同的一种或不同的两种。6.根据权利要求5所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的醇液A为叔丁醇和醇液B为乙二醇。7.根据权利要求6所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，其特征如下：所述的叔丁醇和乙二醇的体积分别为10-35mL和0-10mL。权 利 要 求 书CN 102941106 A1/4页3C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法技术领域0001 本发明涉及一种光催化剂的制备方法，具体为C60/Bi2TiO4F2复

6、合光催化剂的制备方法。属于光催化剂技术领域。背景技术0002 TiO2由于廉价、无毒、稳定等优点被广泛地用作光催化剂。但是受TiO2禁带宽度的限制（3.2eV），它仅可以吸收紫外光（占太阳光的4%）。为了提高对太阳光的利用，近年来开发新型可见光光催化剂的研究越来越多，如合成BiVO4,BiWO6,Ag3PO4,SrTiO3,Sm2Ti2S2O5和Bi5O7I3等非钛类的可见光催化剂逐渐成为研究热点。0003 目前Bi2TiO4F2的合成主要是通过高温固相反应，在高温下形成没有规则形貌的Bi2TiO4F2，其粒子堆积严重，比表面积极其小，且晶相不纯，含少量的BiOF和TiO2杂质等因素导致可见光

7、活性低。本项研究工作通过溶剂热法，合成了具有多级结构钙钛矿型可见光催化剂Bi2TiO4F2微米球过程中原位加入C60合成C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂。0004 C60是n-型能隙半导体，吸收可见光，具有较高的电子迁移率，有利于电子传输。同时C60由于具有独特的电子结构,较小的电子转移重组能和强的亲和性等而成为重要的电子受体。C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂，C60作为电子受体有利于电子-空穴的分离，为进一步提高光催化效率提供新工艺新材料。发明内容0005 本发明的目的是为了提供一种简单易行、产率高的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，以解决现有技术的上述问题。00

8、06 本发明的高活性C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂，采用叔丁醇和乙二醇双醇体系作为溶剂，采用四氟化钛为钛源，Bi(NO3)35H2O为铋前躯体用水热一步法制得。C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂中C60作为电子受体能有效地分离电子和空穴，从而提高光催化活性。所以该催化剂能快速高效降解染料废水，并以罗丹明B，MO染料作为模拟污染物有着较好效果。0007 所述的C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：0008 1）一定质量的钛源溶于醇液A，搅拌4h，制得钛源溶液；同时将0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于醇液B中；搅拌4h，制得铋源溶液；0009 2）然

9、后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比分别为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温；0010 3）经离心，并用去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂。0011 所述的钛源和Bi(NO3)35H2O的质量比为1:2。0012 所述的钛源为硫酸氧钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、四氟化钛中的一种；其中，优选四氟化钛。说 明 书CN 102941106 A2/4

10、页40013 所述的醇液A和醇液B为乙醇、丙三醇、异丙醇、叔丁醇和乙二醇中相同的一种或不同的两种；其中，优选醇液A为叔丁醇，醇液B为乙二醇。0014 所述的叔丁醇和乙二醇的体积分别为10-35mL和0-10mL。0015 所述的光催化剂性能测试是在液相中完成的，模拟污染物为RhB水溶液。0016 本发明制备的产品通过以下手段进行结构表征：采用在日本理学Rigaku D/Max-RB型X射线衍射仪上测量的X射线衍射进行样品的结构分析；采用QuantaChrome Nova 4000e型自动物理吸附仪测定样品的比表面积和孔结构；采用日本JEOL JSM-6380LV型扫描电镜获得的扫描电镜照片。0

11、017 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出效果：本发明所使用的化学试剂均为常用试剂、廉价易得，方法工艺简单，通过改变C60的含量达到复合催化剂活性最高。同时，在120min，C60含量为1%时C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂在可见光降解浓度RhB比Bi2TiO4F2的提高约30%。附图说明0018 图1为所制得的不同C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂的XRD图谱；0019 图2为所制得的不同C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂样品的UV-Vis吸收光谱图；0020 图3为所制得的不同C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂高分辨扫描电图；0021 图4为所制得的不同C60/Bi

12、2TiO4F2复合光催化剂样品的透射电镜图；0022 图5为制得不同C60/Bi2TiO4F2复合光催化剂样品对染料废水降解进程图。具体实施方式0023 下面结合具体实施例对本发明是如何实现的做进一步详细、清楚、完整地说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明：0024 实施例10025 0.1mL硫酸氧钛溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于5mL乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将硫酸氧钛溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、

13、1%、2%、5%；持续搅拌30min后加入一定量的HF4，置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0026 实施例20027 0.1mL钛酸四丁酯溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于10mL乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛酸四丁酯溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后加入一定量的HF4，置入50mL水热釜

14、，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0028 实施例30029 0.1mL异丙醇钛溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于10mL说 明 书CN 102941106 A3/4页5乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将异丙醇钛溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后加入一定量的HF4，置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-

15、72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0030 实施例40031 0.1mL四氯化钛溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于5mL乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将四氯化钛溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后加入一定量的HF4，置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h

16、得到所需样品。0032 实施例50033 0.08g四氟化钛溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于5mL乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将四氟化钛溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0034 实施例60035 0.08g四氟化钛溶于20mL叔丁醇，加入0.624g的Bi

17、(NO3)35H2O，溶于5mL丙三醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0036 实施例70037 0.08g四氟化钛溶于20mL乙醇，同时加入0.624gBi(NO3)35H2O，溶于10mL丙三醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H

18、2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0038 实施例80039 0.08g四氟化钛溶于20mL异丙醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于5mL丙三醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5

19、%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0040 实施例90041 0.08g的四氟化钛溶于20mL叔丁醇，同时加入0.624g的Bi(NO3)35H2O，溶于5mL乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后说 明 书CN 102941106 A4/4页6加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水

20、热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥12h得到所需样品。0042 实施例100043 0.08g四氟化钛溶于20mL乙醇，同时加入0.624gBi(NO3)35H2O，溶于5乙二醇中，两溶液分别搅拌4h。然后将钛源溶液缓缓地加入到Bi(NO3)35H2O溶液中，然后加入不同体积的2mg/mL的C60甲苯溶液，使C60与Bi2TiO4F2的质量比为：0.5%、1%、2%、5%；持续搅拌30min后置入50mL水热釜，在100-200条件下保持6-72h后自然冷却至室温。经离心和去离子水和乙醇各洗涤三次后，在80下真空干燥

21、12h得到所需样品。0044 从图1可以看出，样品中均为Bi2TiO4F2晶型，随着C60含量的增加，没有出现C60的峰，可能是因为C60分布的均匀。0045 从图2可以看出，随着随着C60含量的增加，Bi2TiO4F2在可见光区的吸收增强。0046 从图3可以看出，随着随着C60含量的增加Bi2TiO4F2的形貌保持较好，均为花片堆积成的微米球。0047 从图4可以看出，花片的表面负载了C60的颗粒。0048 从图5可以看出，随着C60的增加，活性现增加后降低，其中当C60含量为1%时活性最好。说 明 书CN 102941106 A1/3页7图1图2说 明 书 附 图CN 102941106 A2/3页8图3图4说 明 书 附 图CN 102941106 A3/3页9图5说 明 书 附 图CN 102941106 A