[发明专利]一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的制备方法，具体讲设涉及一种采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，其属于环境净化功能材料技术领域。

背景技术

光催化氧化技术采用半导体材料为光催化剂，通过光催化氧化还原反应降解有机和无机污染物。钙钛矿型多元复合金属氧化物的晶体结构和电子结构具有多样性，具备高的光生载流子移动性，是一种高效光催化材料。

钛酸锶属于钙钛矿型结构，是一种用途广泛的电子功能陶瓷材料，具有热稳定性好、介电损耗低、介电常数高等特点。此外，钛酸锶具有良好的光催化活性和适宜的禁带宽度(3.2～3.8eV)，在光化学电池、光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物等领域具有广泛的应用前景。近年来陆续有关于纳米钛酸锶制备新方法的报道，但在合成条件、晶粒尺寸控制、生产成本等方面还有待于完善，尤其是关于多孔钛酸锶制备方面的研究鲜有报道。

聚乙二醇PEG是一种非离子型表面活性剂，分子式为H-(O-CH₂-CH₂)n-OH，其中的桥氧原子-O-亲水，-CH₂-CH₂-亲油。通常情况下，聚乙二醇分子属于锯齿形长链，当溶于乙醇时变成曲折形长链。PEG在溶胶-凝胶体系中不仅对颗粒表面有包覆作用，且对溶胶中簇团的交联具有导向作用。由于PEG是高分子添加剂，可经高温煅烧除去，从而在产物中留下丰富的孔洞，形成样品的高孔隙率和高比表面积。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂的方法，其以不同分子量的PEG系列表面活性剂作为成孔剂，合成具有高孔隙率和高比表面积的多孔钛酸锶材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多孔钛酸锶光催化剂的制备方法，其工艺步骤如下：

1)、溶胶反应过程

首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入1～20g聚乙二醇PEG，再加入0.1～2g硝酸锶，搅拌均匀制得溶液A；另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后制得淡黄色溶液B；将溶液B滴加到搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂；随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。

2)、凝胶化过程

将步骤1)形成的溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶；

3)、热处理过程

将步骤2)形成的凝胶研磨后在700～1000℃煅烧1～5h，即制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。

所述PEG的分子量为200～20000。

本发明的优点在于：其以不同分子量的PEG系列表面活性剂作为成孔剂，采用溶胶-凝胶法合成多孔钛酸锶光催化剂；随着PEG的加入，钛酸锶粉体细化、孔隙率和比表面积增大，多孔钛酸锶粉体具有更高的光催化活性和吸附能力。通过加入不同分子量的PEG，可以调整多孔钛酸锶的孔径分布和比表面积，以适应不同光催化过程的特殊要求。

具体实施方式

实施例1

一种多孔钛酸锶光催化剂的其制备方法，包括下述工艺步骤：

1)、溶胶反应过程

首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入10g分子量为4000的PEG，再加入0.5g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A。另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B。将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂。随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。

2)、凝胶化过程

将溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶。

3)、热处理过程

将凝胶研磨后在800℃煅烧3h即可制得多孔钛酸锶光催化剂粉体。

实施例2

一种多孔钛酸锶光催化剂的其制备方法，包括下述工艺步骤：

1)、溶胶反应过程

首先将50mL冰醋酸溶于50mL去离子水中，然后分别加入8g分子量为10000的PEG，再加入1.0g硝酸锶，均匀搅拌后制得溶液A。另取8.5mL钛酸四正丁酯溶入到35mL无水乙醇中，搅拌10min后得到淡黄色溶液B。将溶液B滴加到高速搅拌的溶液A中，并滴入1～2mL乙二醇做稳定剂。随着溶剂不断蒸发，形成溶胶。

2)、凝胶化过程

将溶胶在室温下陈化24h后，在干燥箱内110℃下干燥8h，形成凝胶。

3)、热处理过程