[发明专利]具有黑暗催化能力的Bi3+掺杂CoTiO3 纳米粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，具体涉及一种具有黑暗催化能力的Bi³⁺掺杂CoTiO₃纳米粉体的制备方法。

背景技术

钛铁矿型CoTiO₃是一种新兴的无机功能材料，具有热稳定、机械强度高、催化、敏感等多种性能。近年来，随着人们对节约能源、环境保护意识的提高，钛铁矿作为高效催化剂的作用备受关注。

研究已证实纳米CoTiO₃是一种性能十分优良的汽油脱硫催化剂[Gates B C，Katzer J R，Schuit G C A.Chemistry of Catalytic Processes[M].New York：McGraw-Hill1979，Chapter 5.]，近年来关于钛铁矿型化合物的光催化性逐渐成为研究热点，现有资料显示：不同制备方法，特别是不同元素掺杂的CoTiO₃粉体表现出多样的催化特征。[Sharma Y K，Kharkwal M，U ma S，et al.Synthesis and characterization oftitanates of the formula MTiO₃(M=Mn，Fe，Co，Ni and Cd)by co-precipitation of mixed metal oxalates[J].Polyhedron，2009，28：579-585.]

特别值得关注的是：Co-Ti-O系列化合物在黑暗条件下即可表现出优异的催化有机物分解的特性。S.Uma研究组发现CoTiO₃/TiO₂复合粉体在黑暗中催化乙醛气体分解的作用大于纯TiO₂粉体在紫外光照射下的分解效率[Kapoor P N，UmaS，Rodriguez S，et al.Aerogel processing of MTi₂O₅(M=Mg，Mn，Fe，Co，Zn，Sn)compositions using single source precursors：synthesis，characterization andphotocatalytic behavior[J].Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2005，229：145-150.]，这与通常的光催化条件完全不同，该研究预示着CoTiO₃系列化合物可作为一种无需光照激发的高效催化剂，在创造清洁生活条件方面具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用溶胶-凝胶法制备出在黑暗条件下即可催化有机物分解，具有节能高效优势的具有黑暗催化能力的Bi³⁺掺杂CoTiO₃纳米粉体的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）取分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）和能够完全溶解乙二胺四乙酸的氨水（NH₃·H₂O），将分析纯的乙二胺四乙酸（EDTA）完全溶解于分析纯的氨水（NH₃·H₂O）中，然后加入分析纯六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O），常温下搅拌得到均匀的红色透明溶液记为A，其中，Co²⁺与EDTA按1：0.5-3的摩尔比混合；

2）向A中滴加分析纯的冰醋酸（CH₃COOH）并充分搅拌，调节溶液pH值为1.0～7.0，得到红褐色溶液记为B；

3）将溶液B缓慢倒入分析纯的酞酸丁酯（Ti(OC₄H₉)₄）中，使溶液中Co²⁺与Ti⁴⁺以1：0.2-4摩尔比混合，充分搅拌得到红色透明溶胶记为C；

4）向溶胶C中添加分析纯的五水合硝酸铋（Bi(NO₃)₃·5H₂O），控制Bi³⁺的摩尔掺杂量为0.5％-5.0％，充分搅拌得到的溶胶记为D；

5）将上述溶胶D在20℃-60℃下静置10-48h后，放入干燥箱于80℃干燥，使其形成干凝胶，随后用玛瑙研钵研细；