[发明专利]Sn/Ce共掺杂TiO2催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiO₂催化剂及其制备方法，特别涉及一种共掺杂TiO₂催化剂及其制备方法。 

背景技术

二氧化钛，化学式为TiO₂，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。TiO₂光催化剂能催化绝大多数有机污染物的降解，而且具有消毒灭菌、作用见效快、耐久性好、没有二次污染、价廉易得、光化学性质稳定及较强的光催化能力等优点。但由于纳米二氧化钛的禁带宽度较大（锐钛矿型Eg = 3.2 eV，金红石型Eg = 3.02 eV），只有紫外光（波长小于387 nm）才能激发纳米二氧化钛的价带电子跃迁到导带，产生光生电子-空穴，而紫外光只占到了太阳光能量的4%左右，很大程度上限制了纳米二氧化钛的应用范围。 

为了拓展纳米 TiO₂吸收光谱范围，金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体复合以及染料敏化等手段被采用，并也取得了一定的成效。Verwey等发现在半导体中掺杂不同价态金属离子后半导体的催化性能被改变以后，很多科研工作者也开始对半导体掺杂金属进行研究。掺杂的金属离子能使TiO₂催化剂的颗粒尺寸变小、并且抑制其团聚和锐钛矿结构向金红石结构的相转变,提高催化剂的光响应强度和拓展光响应范围,有效捕获光生载流子，衍生各类高活性自由基物种和增大催化剂比表面积等来提高催化剂的光催化性能。目前金属离子掺杂研究，大都以光催化氧化反应为探针对个别离子掺杂改性TiO₂催化剂的光催化氧化性能进行了研究，掺杂不同的金属离子，引起的变化是不一样的，只有一些特定的金属离子有利于提高光量子效率。目前还未见到过渡金属离子锡和稀土离子铈共掺杂的TiO₂催化剂的研究报道。采用本发明制备的掺杂型催化剂二氧化钛的禁带宽度变小，其吸收区间发生明显的红移，在可见光区有一定的吸收，且紫外区吸收强度增强，这有利于催化效率的提高和光能的利用。 

发明内容

本发明为提供一种Sn/Ce共掺杂TiO₂催化剂及其制备方法。 

本发明所提供的Sn/Ce共掺杂TiO₂催化剂，：所述的催化剂中以摩尔计Ti：Sn：Ce=100：0.25～5：0.25～5，所述的催化剂中以摩尔计Ti：Sn：Ce=100：0.3～3：0.3～3。 

本发明所提供的Sn/Ce共掺杂TiO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤： 

（a）室温下将钛酸四丁酯与无水乙醇以体积比1：5～10比例混合并搅拌10～15min，得到体系A；

（b） 将无水乙醇、醋酸、去离子水以体积比5：1：1的比例混合，加入五水合氯化锡和六水合硝酸铈搅拌10～15min，得体系B；

（c）将B缓慢加到A中，搅拌30～40 min后转移至反应釜中，在60 ^oC～80 ^oC下恒温20～30 h后得到凝胶；

（d）将凝胶真空干燥24～48h研细，置于高温炉中在350 ^oC～750 ^oC 煅烧，得到摩尔比Ti：Sn：Ce=100：0.25～5：0.25～5的共掺杂纳米二氧化钛催化剂。

步骤(b)中加入五水合氯化锡的质量以毫克计为：为钛酸四丁酯毫升数的2.5-25倍，加入六水合硝酸铈的质量以毫克计为：为钛酸四丁酯毫升数的3-40倍。 

步骤(b)中加入五水合氯化锡的质量以毫克计为：为钛酸四丁酯毫升数的8-18倍，加入六水合硝酸铈的质量以毫克计为：为钛酸四丁酯毫升数的10-28倍。