一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光催化材料的制備方法及其應(yīng)用，尤其涉及一種具有特殊微觀形貌的二氧化鈦光催化材料的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]自1972年日本科學(xué)家本多(Honda)和藤島(Fujishima)在η型半導(dǎo)體二氧化鈦電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用以來，二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋牧弦鹆嗽絹碓蕉嗟年P(guān)注。其物理和化學(xué)性能不及取決于它本身的電子結(jié)構(gòu)，而且和它的晶相，晶粒度和微觀形貌有關(guān)，尤其是其微觀形貌對光催化性能的影響是十分顯著的。正是由于這些原因，各種各樣具有不同微觀形貌的二氧化鈦被制備出來，利用納米管狀、納米線狀、納米花狀，桿狀，六邊形狀等等。通過過程和反應(yīng)條件控制調(diào)控二氧化鈦粒子的形貌已成為重要研究方向。二氧化鈦的制備方法主要包括溶膠凝膠法、水熱法、氣相沉積法、陽極氧化法等。目前被最為采用的方法是水熱法。通過控制水熱體系的反應(yīng)物種類與濃度、反應(yīng)液PH值、水熱溫度和時間等來控制水熱產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)與相組成。水熱反應(yīng)一般包括二氧化鈦納米顆粒的形核與長大，生長過程通過水熱反應(yīng)參數(shù)控制，得到的二氧化鈦納米材料具有結(jié)構(gòu)均勻，無明顯團(tuán)聚，結(jié)晶性完整的優(yōu)點(diǎn)。由于其反應(yīng)過程易控，操作簡單，成本低等特點(diǎn)，水熱法也在工業(yè)上被廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有多孔六棱柱形貌，性能優(yōu)異的銳鈦礦型二氧化鈦的制備方法及其應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0005]一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0006]將T1-Cu非晶合金條帶置于含有溶液的密閉容器中，所述溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60—70%的硝酸水溶液，并加入濃度為0.025mol/L-0.lmol/L的NaF，將該密閉容器在60— 70°C下保溫70— 80小時；將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
[0007]其中所述T1-Cu非晶合金條帶為Ti4tlCu6tl，鈦和銅的原子摩爾比為4:6。
[0008]所述非晶鈦銅合金制作成條帶狀，其總面積是指條帶長寬的乘積(忽略條帶厚度)，其與腐蝕液的體積比例優(yōu)選為300— 450cm2/L，更加優(yōu)選300— 400cm2/L。
[0009]附圖為本發(fā)明具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的SEM圖、XRD圖和光催化降解羅丹明B曲線圖。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案操作簡單，與傳統(tǒng)制備方法相比，主要有以下優(yōu)勢:(I) 一步實現(xiàn)催化劑的制備及F元素沉積，不需要后續(xù)處理，原位生成，工序簡便，高效經(jīng)濟(jì)。(2)不需燒結(jié)即可得到結(jié)晶度較高的二氧化鈦。(3)依本發(fā)明方法制備的催化劑具有較好的光催化性能，在光催化羅丹明降解中的應(yīng)用，1ml濃度為lOmmol/L的羅丹明B水溶液，在500W氙燈照射下使用少量本催化劑10mg，10min內(nèi)可降解85%以上。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明F沉積金紅石型二氧化鈦的掃描電鏡照片(掃描電子顯微鏡S4800，Hitachi, Japan)。
[0012]圖2是本發(fā)明F沉積金紅石型二氧化鈦的XRD譜線(XRD測試儀器RIGAKU/DMAX2500, Japan)ο
[0013]圖3是利用本發(fā)明F沉積金紅石型二氧化鈦進(jìn)行有機(jī)染料羅丹明降解的譜線，縱座標(biāo)為羅丹明濃度比(測試濃度與初始濃度之比)。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]實施例1:利用水熱法制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦。
[0016]步驟一、將非晶鈦銅合金Ti4tlCu6tl (鈦和銅的原子摩爾比為4:6)置于含有腐蝕液的密閉容器中，所述腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的硝酸水溶液，其中加入濃度為0.025mol/L的NaF,所述非晶鈦銅合金的總面積與腐蝕液的體積比為300cm2/L。
[0017]步驟二、將該密閉容器在60 V下保溫72小時。
[0018]步驟三、將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
[0019]實施例2:利用水熱法制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦。
[0020]步驟一、將非晶鈦銅合金Ti4tlCu6tl (鈦和銅的原子摩爾比為4:6)置于含有腐蝕液的密閉容器中，所述腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的硝酸水溶液，其中加入濃度為0.05mol/L的NaF,所述非晶鈦銅合金的總面積與腐蝕液的體積比為300cm2/L。
[0021 ] 步驟二、將該密閉容器在70 V下保溫72小時。
[0022]步驟三、將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
[0023]實施例3:利用水熱法制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦。
[0024]步驟一、將非晶鈦銅合金Ti4tlCu6tl (鈦和銅的原子摩爾比為4:6)置于含有腐蝕液的密閉容器中，所述腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的硝酸水溶液，其中加入濃度為0.75mol/L的NaF,所述非晶鈦銅合金的總面積與腐蝕液的體積比為300cm2/L。
[0025]步驟二、將該密閉容器在70 V下保溫80小時。
[0026]步驟三、將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
[0027]實施例4:利用水熱法制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦。
[0028]步驟一、將非晶鈦銅合金Ti4tlCu6tl (鈦和銅的原子摩爾比為4:6)置于含有腐蝕液的密閉容器中，所述腐蝕液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的硝酸水溶液，其中加入濃度為0.lmol/L的NaF,所述非晶鈦銅合金的總面積與腐蝕液的體積比為300cm2/L。
[0029]步驟二、將該密閉容器在65 °C下保溫75小時。
[0030]步驟三、將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
[0031]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行:將T1-Cu非晶合金條帶置于含有溶液的密閉容器中，所述溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60—70%的硝酸水溶液，并加入濃度為0.025mol/L-0.lmol/L的NaF，將該密閉容器在60—70°C下保溫70— 80小時；將密閉容器中反應(yīng)所得的白色粉末用去離子水洗凈，在550°C下燒結(jié)I小時即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于，所述T1-Cu非晶合金條帶為Ti4tlCu6tl，鈦和銅的原子摩爾比為4:6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于，所述非晶鈦銅合金制作成條帶狀，其總面積是指條帶長寬的乘積(忽略條帶厚度)，其與腐蝕液的體積比例優(yōu)選為300— 450cm2/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的方法，其特征在于，所述非晶鈦銅合金制作成條帶狀，其總面積是指條帶長寬的乘積(忽略條帶厚度)，其與腐蝕液的體積比例更加優(yōu)選300— 400cm2/L。
5.依據(jù)權(quán)利要求1一4之一所述的方法制備的具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦在光催化羅丹明降解中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有多孔六棱柱形貌的銳鈦礦型二氧化鈦的制備方法及其應(yīng)用，首先將Ti-Cu非晶合金條帶置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的硝酸中，加入NaF以提供F-，所述NaF濃度為0.025-0.1mol/L。然后將此密閉容器在70℃下保溫72小時后取出。最后，將所得到的物質(zhì)在550℃下燒結(jié)1小時即可。本發(fā)明提供一種具有良好光催化性能的二氧化鈦，該方法操作簡單，反應(yīng)過程容易控制，所得到的二氧化鈦性能優(yōu)異，是一種高效經(jīng)濟(jì)的制備方法。
【IPC分類】B01J21-06, C01G23-053
【公開號】CN104609468
【申請?zhí)枴緾N201310540667
【發(fā)明人】張學(xué)斌, 朱勝利, 楊賢金, 崔振鐸
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2013年11月4日