異質(zhì)結(jié)納米花的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及光降解領(lǐng)域，尤其涉及一種Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1102作為一種具有多功能特性的半導(dǎo)體催化材料，在光催化、光電轉(zhuǎn)換、DSSC和生物傳感器等領(lǐng)域受到研宄者們廣泛的關(guān)注，具有高活性、無毒、難溶、等優(yōu)點(diǎn)，在光催化降解有機(jī)污染物方面展現(xiàn)出光明的應(yīng)用前景。但是，在T12光催化過程中，存在量子效率低、太陽光利用率差、光生電子空穴對(duì)復(fù)合幾率高等缺陷。為提高其光催化活性，充分利用太陽光，通常需要對(duì)T12改性，比如貴金屬修飾、離子摻雜、復(fù)合半導(dǎo)體修飾及染料敏化等，其中半導(dǎo)體/半導(dǎo)體復(fù)合形成異質(zhì)結(jié)也是一種有效的方法，將具有可見光吸收的窄帶系的半導(dǎo)體與寬帶隙半導(dǎo)體材料進(jìn)行異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合后，能有效拓展復(fù)合物對(duì)光陽光的吸收范圍，向可見光方向偏移。
[0003]以Ce為代表的稀土元素具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，具有特殊的光、電和磁性質(zhì)，可以提供良好的電子轉(zhuǎn)移軌道。CeO2是一種重要的稀土氧化物，廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料、紫外吸收材料、電子陶瓷等，具有良好的儲(chǔ)放氧能力，不僅能提高光催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和改善活性中心的光催化性能，而且還可以增強(qiáng)光催化劑的氧化還原能力，將CeO2復(fù)合到T1 2納米顆粒表面形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，使其具有良好的電子轉(zhuǎn)移和光催化活性。
[0004]本發(fā)明以鈦酸異丙脂作為鈦源，六水硝酸鈰作為鈰源，采用水熱法，制備了 CeO2/T12異質(zhì)結(jié)納米花，利用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、和紫外-可見光吸收(UV-vis)等分析手段對(duì)制備的樣品形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并以甲基橙為目標(biāo)污染物，考察了樣品的光催化性能，并且對(duì)光催化降解的機(jī)理進(jìn)行了分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是提供一種Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)制備T12納米花:將1-1.2ml鈦酸異丙酯加入到30-35ml醋酸中，攪拌30min，轉(zhuǎn)移至容積為50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中，在鼓風(fēng)干燥箱中120-140°C下保溫12h，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，經(jīng)60-70°C鼓風(fēng)干燥箱干燥12h，收集所得樣品再放入退火爐中，450-500°C下保溫2-3h，得T12納米花；
[0009](2)成品制備:取0.9-lmmol上述1102納米花與0.028-0.03mmol的六水硝酸鈰混合，分散到40ml去離子水中，磁力攪拌30min，加入氨水調(diào)節(jié)PH值為9_10，然后將溶液轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱，90-100°C下保溫12h，產(chǎn)物經(jīng)酒精和蒸餾水交替清洗、離心、干燥，收集所得樣品再放入退火爐450-500°C下保溫2-3h，即得所述0602/1102異質(zhì)結(jié)納米花。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011]本發(fā)明將CeO2復(fù)合到T12納米花表面形成異質(zhì)結(jié)使其具有良好的電子轉(zhuǎn)移特性和光催化活性，T12的紫外-可見光吸收邊由紫外光區(qū)域拓寬到可見光區(qū)域，從而提高光響應(yīng)范圍，本發(fā)明在模擬太陽光照射下降解甲基橙來研宄&02/1102異質(zhì)結(jié)納米花的光催化活性，通過與P25及T12納米花比較，&02/1102異質(zhì)結(jié)納米花表現(xiàn)優(yōu)異的光催化活性，在60min內(nèi)降解了 98%的甲基橙，這主要是源于其特殊的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，能增強(qiáng)光催化活性。
【附圖說明】
[0012]圖1為0602/1102異質(zhì)結(jié)納米花的XRD譜圖；
[0013]圖2為&02/1102異質(zhì)結(jié)納米花的不同放大倍數(shù)SEM圖；
[0014]圖3為Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的不同放大倍數(shù)的SEM圖；
[0015]圖4為Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的不同放大倍數(shù)的TEM圖；
[0016]圖5為Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的不同放大倍數(shù)的TEM圖；
[0017]圖6為Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的高分辨圖；
[0018]圖7為純T1jP CeO 2/1102異質(zhì)結(jié)納米花的紫外可見圖譜；
[0019]圖8為Ce02/Ti0#質(zhì)結(jié)納米花降解機(jī)理；
[0020]圖9為P25、Ti02m米花、Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花降解甲基橙測試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:
[0022]—種Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0023](I)制備T12納米花:將Iml鈦酸異丙酯加入到30ml醋酸中，攪拌30分鐘，轉(zhuǎn)移至容積為50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的反應(yīng)釜中，鼓風(fēng)干燥箱140°C下保溫12h，所得產(chǎn)物經(jīng)離心清洗，60°C鼓風(fēng)干燥箱干燥12h，收集所得樣品再放入退火爐500°C下保溫3h，得T12納米花；
[0024](2)成品制備:取Immol上述1102納米花與0.03mmol的六水硝酸鐘混合，分散到40ml去離子水中，磁力攪拌30min，加入氨水調(diào)節(jié)PH值為10，然后將溶液轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)干燥箱100°C下保溫12h，產(chǎn)物經(jīng)酒精和蒸餾水交替清洗、離心、干燥，收集所得樣品再放入退火爐500°C下保溫3h，即得所述0602/1102異質(zhì)結(jié)納米花。
[0025]本發(fā)明采用多種表征手段對(duì)所制備的樣品進(jìn)行各種性能的表征，利用X射線衍射(XRD)儀，表征所制備樣品的晶相、相組成和晶粒大小，本發(fā)明使用的XRD是北京普析通用儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的XD-3型X射線衍射儀；紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)所用的是日本日立公司生產(chǎn)的U-4100型紫外-可見分光光度計(jì)，采集波長為200-800nm ;使用的掃描電鏡(SEM)是日本日立公司生產(chǎn)的S-4800型掃描式電子顯微鏡；透射電鏡(TEM)使用的是JEM-2100型高分辨透射電鏡；
[0026]光催化降解測試:
[0027]本發(fā)明的光催化降解測試在室溫下進(jìn)行，選取甲基橙(濃度為20mg/L)作為目標(biāo)污染物，實(shí)驗(yàn)前，全部玻璃儀器用蒸餾水洗滌干凈。取20ml的甲基橙溶液置于50ml的燒杯中，加入20mg Ce02/Ti02異質(zhì)結(jié)納米花催化劑，在黑暗環(huán)境下持續(xù)磁力攪拌30min，以使染料和催化劑表面達(dá)到吸附-解吸附平衡。實(shí)驗(yàn)中采用350W氙燈(上海藍(lán)晟電子有限公司，型號(hào)XQ350W)作為模擬太陽光光源，置于距離反應(yīng)體系1cm位置處光照以促使催化反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)，整個(gè)光催化反應(yīng)過程中，保持磁力攪拌器一直攪拌。甲基橙的濃度通過紫外-可見光譜儀(UV-3200S，上海美譜達(dá)儀器有限公司，中國)測定。模擬光源光照每隔1min將反應(yīng)溶液過濾并測試甲基橙的濃度變化，每組實(shí)驗(yàn)總時(shí)間為60min。
[0028]實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
[0029]圖1是Ce02/Ti0#質(zhì)結(jié)納米花的XRD譜圖，衍射峰在2Θ =25.5°，37.9 °，48.1° ,54.1°，55.0° ,62.7°有6個(gè)明顯的衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于銳鈦礦相1102的(101)，
(004)，(200)，(105)，(211)，(204)衍射面(JCPDS N0.21-1272);圖中 2Θ =28.6。，33.2° ,47.5° ,56.5° ,59.2°出現(xiàn)5個(gè)新的衍射峰，經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)卡(JCPDS N0.34-394)比對(duì)，分別對(duì)應(yīng)于&02的(111)，(200)，(220)，(311)，(222)晶面，屬于CeO 2的特征衍射峰，表明我們制備的該異質(zhì)結(jié)構(gòu)