本發明專利技術公開了一種貴金屬鉑沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑及其制備方法，該催化劑載體為中空狀二氧化鈦微球，負載為聚吡咯和金屬鉑。其制備步驟是：利用葡萄糖水熱合成納米碳球；以碳球為模板劑，通過溶膠-凝膠法將二氧化鈦膜層負載到其表面制備C/TiO2微球；將微球煅燒制備中空二氧化鈦納米微球；通過化學原位聚合法將金屬鉑和聚吡咯負載到中空二氧化鈦表面，再將其置于紫外光下照射，即得到該催化劑。本發明專利技術的微球粒徑可調，二氧化鈦層厚度也可控。本發明專利技術具有較好的光催化活性，UV-vis結果表明其光響應范圍已擴展至可見光區，這為本發明專利技術在工業上利用太陽光光催化降解污染物創造了條件。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑及其制備方法，屬于新型光催化材料的制備領 域。
技術介紹
納米TiO2基光催化劑是一種價廉、無毒、節能、高效的光催化降解空氣和水中有機污染物的材料。目前科研人員制備出了不同尺寸和特殊結構形貌的TiO2，其中中空結構的TiO2微球最為引人注意。這種結構的TiO2具有較大的比表面積，不僅能吸附大量的降解物，而且殼層表面所含的大量介孔有利于反應物向內擴散；受光激發產生的高活性光生電子和空穴更容易分離并遷移到表面的不同位置，使其擁有更多的表面反應活性點，從而提高量子效率與光催化活性。由于TiO2較寬的帶隙只能被紫外光激發，而太陽光譜中僅含有4%左右的紫外線，這就極大地限制了其在環境凈化實際中的應用，因而提高TiO2在可見光下光催化性能的改性技術已成為研究的熱點，其中貴金屬沉積和表面光敏化是常見的兩種方法。鉬修飾是通過改變體系中的電子分布來影響TiO2表面性質，進而提高光催化反應效率。當TiO2和鉬接觸時，因為肖特基勢壘的影響，沉淀的貴金屬鉬成為捕獲電子的有效陷阱，能夠促使光生電子和空穴發生分離，從而提高了光催化劑的催化活性。表面光敏化是通過將光敏化材料以物理或化學方式吸附于半導體催化劑表面，從而延伸光催化材料的激發波長，使更多的太陽能得到利用。聚吡咯因其具有良好的環境穩定性以及在可見光區有很強烈的吸收而作為強的供電子體和優良的空穴傳輸材料。如何將貴金屬鉬沉積、聚吡咯敏化和中空TiO2結合起來，充分發揮它們的協同作用以提高其光催化性能，具有廣闊的應用前景。目前尚未見到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑的報道。
技術實現思路
本專利技術所解決的技術問題是提供一種直徑和二氧化鈦膜層均可調的，可見光響應型的貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化中空狀二氧化鈦光催化劑及其制備方法。本專利技術所述的一種貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑，包括載體及負載，所述載體為中空狀二氧化鈦微球，負載為聚吡咯和金屬鉬。 上述貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑的制備方法，包括以下步驟 1)將0.05、. 5 g/ml的葡萄糖溶液利用水熱合成法在水熱溫度15(T200 °C下水熱4^12 h制備成碳球； 2)利用溶膠-凝膠法將鈦酸丁酯水解成二氧化鈦溶膠，并通過攪拌將其負載到步驟I)制備的碳球表面形成C/Ti02微球，其中鈦酸丁酯和碳球的質量比為5 20:1 ； 3)在350 650°C下煅燒步驟2)制備的C/Ti02微球2 h，獲得中空狀二氧化鈦微球； 4)向去離子水中通入氮氣以去除溶解氧，后加入氯鉬酸將吡咯氧化，利用化學原位聚合法生成產物聚吡咯和鉬，通過攪拌將反應產物負載到步驟3)制備的中空二氧化鈦微球表面，合成體系中氯鉬酸以鉬計量，其中鉬和中空二氧化鈦微球質量比為1:1000飛0，吡咯和中空二氧化鈦微球的質量比為1:20(T20，最后將產物置于紫外光下照射若干小時；最終得到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑。本專利技術與現有技術相比具有如下優點1、本專利技術具有制備簡單，成本低，環境友好等優點。2、本專利技術制備的催化劑呈中空狀，與純二氧化鈦微球相比具有不可比擬的優勢。3、本專利技術為可見光響應型光催化劑，有利于后續在工業應用中利用太陽光降解污染物；而傳統光催化劑只能利用紫外光，相比之下本專利技術可以降低工業應用成本。4、本專利技術制備的中空狀微球直徑可調，二氧化鈦膜層厚度也可調，可根據不同需求，制備出所需要的貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦光催化劑。附圖說明圖1為本專利技術所涉及的貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑的透射電鏡圖。具體實施例實施例1 1)將0.05g/ml的葡萄糖溶液利用水熱合成法在水熱溫度180 °C下水熱8 h制備成碳球； 2)利用溶膠-凝膠法將鈦酸丁酯水解成二氧化鈦溶膠，并通過攪拌將其負載到步驟I)制備的碳球表面形成C/Ti02微球，其中鈦酸丁酯和碳球的質量比為10:1 ； 3)在450°C下煅燒步驟2)制備的C/Ti02微球2 h，獲得中空狀二氧化鈦微球； 4)向去離子水中通入氮氣半小時以去除溶解氧，后加入氯鉬酸將吡咯氧化，利用化學原位聚合法生成產物聚吡咯和鉬，通過攪拌將反應產物負載到步驟3)制備的中空二氧化鈦微球表面，合成體系中氯鉬酸以鉬計量，其中鉬和中空二氧化鈦微球質量比為1:100，吡咯和中空二氧化鈦微球的質量比為1:200，最后將產物置于紫外光下照射12小時；最終得到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑。 實施例2 1)將0.15g/ml的葡萄糖溶液利用水熱合成法在水熱溫度180 °C下水熱8 h制備成碳球； 2)利用溶膠-凝膠法將鈦酸丁酯水解成二氧化鈦溶膠，并通過攪拌將其負載到步驟I)制備的碳球表面形成C/Ti02微球，其中鈦酸丁酯和碳球的質量比為10:1 ； 3)在350°C下煅燒步驟2)制備的C/Ti02微球2 h，獲得中空狀二氧化鈦微球； 4)向去離子水中通入氮氣半小時以去除溶解氧，后加入氯鉬酸將吡咯氧化，利用化學原位聚合法生成產物聚吡咯和鉬，通過攪拌將反應產物負載到步驟3)制備的中空二氧化鈦微球表面，合成體系中氯鉬酸以鉬計量，其中鉬和中空二氧化鈦微球質量比為1:1000，吡咯和中空二氧化鈦微球的質量比為1:100，最后將產物置于紫外光下照射13小時；最終得到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑。 實施例31)將0.5 g/ml的葡萄糖溶液利用水熱合成法在水熱溫度180 °C下水熱8 h制備成碳球； 2)利用溶膠-凝膠法將鈦酸丁酯水解成二氧化鈦溶膠，并通過攪拌將其負載到步驟I)制備的碳球表面形成C/Ti02微球，其中鈦酸丁酯和碳球的質量比為10:1 ； 3)在450°C下煅燒步驟2)制備的C/Ti02微球2 h，獲得中空狀二氧化鈦微球； 4)向去離子水中通入氮氣半小時以去除溶解氧，后加入氯鉬酸將吡咯氧化，利用化學原位聚合法生成產物聚吡咯和鉬，通過攪拌將反應產物負載到步驟3)制備的中空二氧化鈦微球表面，合成體系中氯鉬酸以鉬計量，其中鉬和中空二氧化鈦微球質量比為1:100，吡咯和中空二氧化鈦微球的質量比為1:50，最后將產物置于紫外光下照射14小時；最終得到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑。 實施例4 1)將0.15 g/ml的葡萄糖溶液利用水熱合成法在水熱溫度150 °C下水熱8h制備成碳球； 2)利用溶膠-凝膠法將鈦酸丁酯水解成二氧化鈦溶膠，并通過攪拌將其負載到步驟I)制備的碳球表面形成C/Ti02微球，其中鈦酸丁酯和碳球的質量比為10:1 ； 3)在450°C下煅燒步驟2)制備的C/Ti02微球2 h，獲得中空狀二氧化鈦微球； 4)向去離子水中通入氮氣半小時以去除溶解氧，后加入氯鉬酸將吡咯氧化，利用化學原位聚合法生成產物聚吡咯和鉬，通過攪拌將反應產物負載到步驟3)制備的中空二氧化鈦微球表面，合成體系中氯鉬酸以鉬計量，其中鉬和中空二氧化鈦微球質量比為1:100，吡咯和中空二氧化鈦微球的質量比為1:20，最后將產物置于紫外光下照射15小時；最終得到貴金屬鉬沉積-聚吡咯敏化的中空狀二氧本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種貴金屬鉑沉積?聚吡咯敏化的中空狀二氧化鈦納米光催化劑，包括載體及負載，其特征在于：所述載體為中空狀二氧化鈦微球，表面負載有聚吡咯和金屬鉑。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李琴，李闖，王冰，崔皓，翟建平，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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