專利名稱：：具有高比表面積介孔二氧化鈦光催化劑的一種新型制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：二氧化鈦是一種價(jià)格低廉、完全無公害且極穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，在紫外可見光的照射下，價(jià)帶電子被激發(fā)至導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成空穴，在光催化、光降解、環(huán)境處理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在催化反應(yīng)中，由于二氧化鈦介孔材料(孔徑為2-50nm)具有大的比表面積、均一的孔尺寸等特點(diǎn)，使得反應(yīng)物分子可以比較容易地?cái)U(kuò)散到反應(yīng)的活性中心，因而提高了反應(yīng)的速率，提供了更多的吸附活性位點(diǎn)，使這類材料廣泛地應(yīng)用在催化、分離、吸附等領(lǐng)域。因此制備出二氧化鈦介孔材料引起了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，如何控制晶相、粒徑、粒徑大小分布以及材料的孔徑等成為研究的重點(diǎn)。目前，合成二氧化鈦介孔材料一般采用嵌段共聚物或表面活性劑等作為模板劑，合成二氧化鈦溶膠-凝膠，然后經(jīng)熱處理除去模板劑的同時(shí)而介孔結(jié)構(gòu)得以保留。例如，中國(guó)專利CN1594101A，采用嵌段共聚物為模板，采用溶膠凝膠法制備得到了具有較大孔徑、高熱穩(wěn)定性和高光催化活性的稀土摻雜二氧化鈦介孔材料。中國(guó)專利CN1594102A，以表面活性劑為連接劑，將二氧化鈦納米粒子組裝起來，經(jīng)過熱處理定型，成為孔壁為銳鈦礦相的二氧化鈦介孔材料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法。其優(yōu)點(diǎn)是合成工藝簡(jiǎn)便，合成溫度比較低，能夠得到高光催化活性的銳鈦礦型的二氧化鈦介孔材料。本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的(1)以鈦酸酯為原料，以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板，得到二氧化鈦與多孔碳模板的復(fù)合物。(2)程序升溫逐步強(qiáng)化無機(jī)骨架，并使其由不定型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦結(jié)構(gòu)，除去多孔碳模板的同時(shí)介孔結(jié)構(gòu)得以保留。所述的鈦酸酯是鈦酸四乙酯、鈦酸四正丙酯、鈦酸四異丙酯或鈦酸四正丁酯。所述的水解催化劑是硫酸。所述的稀釋劑為無水乙醇、無水甲醇、異丙醇或正丁醇。所述的熱處理溫度為40060(TC，熱處理時(shí)間為224小時(shí)，升溫速率為1°C/miru二氧化鈦光介孔材料為銳鈦礦晶型，其比表面積大于200m7g。圖1:4#樣品的X射線衍射圖圖2:4#樣品的透射電鏡照片圖3:4#樣品和P25樣品光催化降解苯酚的紫外_可見吸收光譜具體實(shí)施例方式下面金額和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1:取20ml無水乙醇，20ml鈦酸四正丁酯混合均勻，攪拌加入2ml濃硫酸和40ml蒸餾水，水解6小時(shí)，最后加入30g葡萄糖攪拌。制得的溶膠靜置老化得凝膠。濕凝膠在IO(TC干燥24小時(shí)后得到黑色干凝膠，將黑色干凝膠經(jīng)40(TC熱處理6小時(shí)，就得到二氧化鈦介孔材料1#樣品。經(jīng)XRD測(cè)定，樣品為銳鈦礦型二氧化鈦。在液氮溫度下(-196°C)測(cè)定1#樣品的氮?dú)馕降葴鼐€，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法測(cè)得其比表面積。實(shí)施例2:取20ml無水乙醇，20ml鈦酸四正丁酯混合均勻，攪拌加入2ml濃硫酸和40ml蒸餾水，水解6小時(shí)，最后加入40g葡萄糖攪拌。制得的溶膠靜置老化得凝膠。濕凝膠在IO(TC干燥24小時(shí)后得到黑色干凝膠，將黑色干凝膠經(jīng)50(TC熱處理4小時(shí)，得到二氧化鈦介孔材料2#樣品。經(jīng)XRD測(cè)定，樣品為銳鈦礦型二氧化鈦。在液氮溫度下(-196°C)測(cè)定2#樣品的氮?dú)馕降葴鼐€，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法測(cè)得其比表面積。實(shí)施例3:取20ml無水乙醇，20ml鈦酸四正丁酯混合均勻，攪拌加入2ml濃硫酸和40ml蒸餾水，水解12小時(shí)，最后加入50g葡萄糖攪拌。制得的溶膠靜置老化得凝膠。濕凝膠在IO(TC干燥24小時(shí)后得到黑色干凝膠，將黑色干凝膠經(jīng)45(TC熱處理4小時(shí)，得到二氧化鈦介孔材料3#樣品。經(jīng)XRD測(cè)定，樣品為銳鈦礦型二氧化鈦。在液氮溫度下(-196°C)測(cè)定3#樣品的氮?dú)馕降葴鼐€，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法測(cè)得其比表面積。實(shí)施例4:取20ml無水乙醇，20ml鈦酸四正丁酯混合均勻，攪拌加入2ml濃硫酸和40ml蒸餾水，水解12小時(shí)，最后加入60g葡萄糖攪拌。制得的溶膠靜置老化得凝膠。濕凝膠在IO(TC干燥24小時(shí)后得到黑色干凝膠，將黑色干凝膠程序升溫1°C/min，到45(TC后保溫4小時(shí)，就得到二氧化鈦介孔材料4#樣品。經(jīng)XRD測(cè)定，樣品為銳鈦礦型二氧化鈦。在液氮溫度下(-196。C)測(cè)定4#樣品的氮?dú)馕降葴鼐€，利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法測(cè)得其比表面積。實(shí)施例5:二氧化鈦介孔材料4#樣品與商品DegussaP25二氧化鈦粉末的可見光催化降解有機(jī)污染物的活性研究將一定量的二氧化鈦介孔材料4#樣品與商品二氧化鈦P25樣品置于一定濃度的苯酚溶液中，用高壓汞燈照射，用紫外-可見吸收光譜測(cè)定其吸光度的變化，結(jié)果表明隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng)，苯酚溶液的吸光度逐漸降低，苯酚分子被降解。二氧化鈦介孔材料4#樣品明顯比商品二氧化鈦P25樣品的光催化降解活性高。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>1-4#樣品的比表面積、顆粒尺寸比較權(quán)利要求以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，以重量百分比計(jì)，按如下步驟進(jìn)行(1)將10～15％的鈦酸酯，2～5％的水解催化劑，30～40％的蒸餾水，10～20％的稀釋劑，置于反應(yīng)器中，劇烈磁力攪拌。(2)將20～48％的葡萄糖加到反應(yīng)器中，繼續(xù)攪拌，得到溶膠。揮發(fā)溶劑，得到凝膠后在干燥箱中干燥。(3)干燥后的凝膠經(jīng)退火處理，除去多孔碳模板，就得到二氧化鈦介孔材料。2.按權(quán)利要求1所述的以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，其特征是所述的鈦酸酯是鈦酸四乙酯、鈦酸四正丙酯、鈦酸四異丙酯或鈦酸四正丁酯。3.按權(quán)利要求1所述的以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，其特征是所述的水解催化劑是硫酸。4按權(quán)利要求1所述的以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，其特征是所述的干燥條件為在8016(TC的干燥箱中干燥1224小時(shí)。5.按權(quán)利要求1所述的以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，其特征是所述的熱處理溫度為400600°C，時(shí)間為212小時(shí)。6.按權(quán)利要求1所述的以葡萄糖脫水后形成的多孔碳為模板的二氧化鈦介孔材料的制備方法，其特征是所述的熱處理時(shí)升溫速率為1°C/min。全文摘要本發(fā)明提供了一種介孔二氧化鈦光催化劑的制備方法。主要特征是以葡萄糖在濃硫酸作用下脫水形成的大比表面積多孔碳作為模板，利用二氧化鈦溶膠-凝膠在多孔碳中形成高比表面積干凝膠，后經(jīng)熱處理除去多孔碳模板得到二氧化鈦介孔材料。介孔二氧化鈦是由介孔和粒徑為5nm的二氧化鈦構(gòu)筑的團(tuán)聚體，為銳鈦礦相，比表面積達(dá)到200m2/g以上。這種二氧化鈦介孔材料用于對(duì)苯酚的光催化降解反應(yīng)，顯示出比商品二氧化鈦P25更好的性能。文檔編號(hào)B01J21/06GK101780404SQ20091011486公開日2010年7月21日申請(qǐng)日期2009年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者夏堅(jiān),楊紹明,熊樂艷,牛利玲,王少會(huì),鄭龍珍申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)