[发明专利]金属铂和氟离子改性的二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用铂和氟离子改性的二氧化钛（即F-Pt/TiO₂）光催化剂，能在光催化过程中降解污水中的还原性有机污染物同时可以显著产生氢气，具体地说是设计一种消除污水中具有还原性有机污染物特别是芳香污染物同时较为显著生产氢气的催化剂。

背景技术

光催化分解水由于其能直接利用太阳能，通过催化作用生产清洁能源载体氢气的前景而获得广泛的关注。基本原理是光催化剂在光照的作用下生产具有反应活性的光生电子和光生空穴。光生电子还原水生成氢气，而光生空穴氧化水产生氧气。目前的光解技术存在的尚需改进的不足是：氢气生产的效率不高。

针对这一不足的改进很多包括开发新的更高光催化活性的光催化剂和添加电子给体。已报道的添加电子给体甲醛、甲酸和生物质等在强紫外线（如高压汞灯）照射下能促进光催化氢气的生产。而弱紫外光功率低，散热少，无危害，因此近年来很受青睐。利用金属改性的TiO₂光催化剂在弱紫外光的照射下降解还原性有机物和中间体并且促进氢气的生产也有相关的实践。但是目前，还未见有加入氟离子对于光催化中有机物的降解速率以及产氢的速率和效率都有相应的提高方面的研究报道，目前这样研究还是空白。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种金属铂和氟离子改性的二氧化钛（即F-Pt/TiO₂）光催化剂的制备方法，能在光催化过程中降解污水中的还原性有机污染物同时显著产生氢气。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种金属铂和氟离子改性的二氧化钛光催化剂的制备方法，该方法是利用光分解沉积法得到金属铂改性的TiO₂催化剂，再用浸渍-干燥的方法在TiO₂表面附着Pt和氟离子，并通过灼烧的方式制备得到所述金属铂和氟离子改性的二氧化钛光催化剂。

上述制备方法的包括如下步骤：

一种金属铂和氟离子改性的二氧化钛光催化剂的制备方法：

（1）取4.71g TiO₂粉末置于一玻璃容器中，加入的100mL水形成TiO₂悬浮液， 

（2）取24μmol 氯铂酸加入步骤（1）制得的TiO₂悬浮液中，再加入1mol甲醇，得到混合溶液，然后再用200W高压汞灯照射混合溶液30min ；

（3）对步骤（2）中经高压汞灯照射过的混合溶液进行过滤操作，并收集截留在滤纸上的粉末，用去离子水洗净收集到的粉末，得到金属铂改性的TiO₂催化剂；

（4）取10mmol氟化钠溶解于100mL水中，形成氟化钠水溶液；取0.1g步骤（3）制得的金属铂改性的TiO₂催化剂加入到氟化钠水溶液中得到悬浮液，再加入氢氟酸调节悬浮液的pH在3.0-3.5之间，浸泡5h；

（5）对步骤（4）浸泡后得到的悬浮液进行过滤操作，收集截留的粉末，干燥，在100℃温度下烘干1.5h；取出所得粉末放入坩埚中，在300℃温度下烘烤1h，再用去离子水洗净粉末，即得到所述金属铂和氟离子改性的二氧化钛光催化剂。

本发明步骤（2）中Pt与TiO₂的质量比是1:99。

本发明步骤（3）中金属铂沉积TiO₂催化剂与氟化钠的质量配比为1:4.2。

本发明的有益效果是：在TiO₂光催化剂表面附着Pt离子和氟离子，使得光催化降解有机物的速率加快，氢气生产的速率加快，产出的氢气量明显增加。

附图说明

图1为本发明制备的F-Pt/TiO₂催化剂材料X 射线光电子能谱分析图（结合能在698-678ev之间）。

图2为本发明制备的F-Pt/TiO₂催化剂材料X 射线光电子能谱分析图（结合能在468-456ev之间）。

图3为本发明中制备的F-Pt/TiO₂催化剂在紫外光光催化的生产氢气的产量和四氯苯酚的含量随反应时间的变化示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

本实例原料为：德国德固赛（Degussa）公司生产的TiO₂颗粒，基本粒径为20nm，购于市场。

实例1