[发明专利]3D形貌银/溴化银/二氧化钛催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温高压环境下负载银的二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

二氧化钛作为一种宽禁带半导体，由于其化学性质稳定、高效的光催化活性，广泛用于大气、水环境污染物降解、抗菌、除臭和自清洁等领域。但二氧化钛的光响应范围为紫外光区，对太阳光的利用率低；且激发产生的电子易于空穴复合，光量子效率低，严重制约其在光催化等方面的实际应用。近年来,人们尝试通过金属掺杂、非金属掺杂、金属和非金属共掺杂、半导体复合和染料光敏化等手段，拓展二氧化钛的光响应范围，抑制电子与空穴的复合，从而提高二氧化钛及其复合物的光催化性能。溴化银是一种重要的无机光敏材料，具有很高的可见光响应，同时溴化银可以和二氧化钛形成半导体异质结结构，抑制电子与空穴复合，提高二氧化钛的可见光催化活性。

但目前为止，用于光催化降解的大比表面积3D形貌Ag/AgBr/TiO₂的制备方法还未见报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种3D形貌银/溴化银/二氧化钛催化剂的制备方法。

一种3D形貌银/溴化银/二氧化钛催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

先将钛酸酯与浓盐酸混合，再将十六烷基三甲基溴化铵的水溶液滴加到钛酸酯溶液中；将乙二醇和尿素分别加入到上述钛酸酯和十六烷基三甲基溴化铵的混合溶液中，混合均匀后150℃进行水热反应；在水热反应得到的悬浊液中加入硝酸银和氨水，搅拌24小时后离心洗涤干燥，400℃下焙烧2小时；焙烧后的样品在紫外光下还原3小时，得到3D形貌银/溴化银/二氧化钛催化剂。

所述钛酸酯和盐酸的摩尔比例为1:50～200。

所述钛酸酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比例为1:0.5～1，钛酸酯和水的摩尔比例为1:1000～2000。

所述钛酸酯和乙二醇的摩尔比例为1:1000～2000，钛酸酯和尿素的摩尔比例为1:20～40。

所述水热温度为150℃，水热时间为8～24小时。

所述钛酸酯和硝酸银的摩尔比例为1:0.05～0.3。

3D Ag/AgBr/TiO₂的性能评价在石英玻璃管中进行，评价物为10mg/L活性蓝染料溶液，光催化剂用量为1mg/mL，悬浊液搅拌1h。将悬浊液暴露于氙灯下，滤过紫外光进行光催化降解300min后，悬浊液以12000rpm为转速，离心10min。利用分光光度计测定上清液中活性蓝浓度，计算得出活性蓝光催化降解率。

该制备方法可增大二氧化钛光催化剂的比表面积、拓宽二氧化钛光催化剂可见光响应范围，工艺较简单。

附图说明

图1是3D Ag/AgBr/TiO₂的扫描电镜图。

图2是3D Ag/AgBr/TiO₂的紫外可见吸收光谱图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例： 

实施例1:

首先将钛酸酯（钛酸异丙酯或钛酸四丁酯）和浓盐酸混合并搅拌均匀，钛酸酯和盐酸的摩尔比例为1:50。在去离子水中加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），混合并搅拌均匀。将CTAB水溶液滴加到钛酸酯溶液中，搅拌1h。钛酸酯和CTAB的摩尔比例为1:0.5，钛酸酯和水的摩尔比例为1: 2000。将一定量的乙二醇和尿素分别加入到上述钛酸酯和CTAB的混合溶液中，搅拌均匀。钛酸酯和乙二醇的摩尔比例为1:1000，钛酸酯和尿素的摩尔比例为1:20。将上述混合溶液加入到100mL水热釜中，150℃水热反应24h生成3D形貌的二氧化钛。将硝酸银和2mL氨水加入到水热反应得到的含3D形貌二氧化钛的悬浊液中，搅拌24h使溴化银负载到3D形貌二氧化钛上，离心，并用乙醇和去离子水分别洗涤3次，在80℃下干燥10h以上。钛酸酯和硝酸银的摩尔比例为1:0.05。将上述干燥的样品在400℃下焙烧2h，除去残留有机物，得到的样品在紫外光下还原处理3h，使催化剂表面生成Ag⁰纳米颗粒，得到3D Ag/AgBr/TiO₂。

将制成的3D Ag/AgBr/TiO₂光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定活性蓝的降解率为2.5%。

实施例2: