[发明专利]一种空心刺状球结构的FeTiO3光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FeTiO₃光催化剂的制备方法。

背景技术

钛酸盐产品种类繁多，按其组成可分为碱金属钛酸盐、碱土金属钛酸盐、稀土金属钛酸盐等,有着十分卓越的物理，化学和光学性能，在当代材料科学领域中占有重要位置。我国钛资源丰富，蕴藏量为世界之首，为发展我国钛酸盐工业创造了有利条件。但我国对钛酸盐类产品的研究和生产与发达国家相比还很薄弱与我国这样一个钛资源大国极不相称，因此对钛酸盐功能材料的开发研究显得更为迫切和重要。

纳米钛酸盐由于具有尺寸效应，表面与界面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等特性。所以对纳米钛酸盐的研究显得极为迫切和重要。当前，制备钛酸盐的主要方法为固相法，即通过高温烧结的方法得到钛酸盐产品。然而，传统方法制备的钛酸盐往往粒径较大，杂质(相)较多，比表面积较小，活性较差。这是因为高温固相法得到的催化剂，不具有特定形貌，尺寸大小不一，杂质较多，这些都不利于光生电荷的传输和分离，从而导致电子和空穴对的复合，影响了材料的光催化性能。

发明内容

本发明是要解决现有方法制备的钛酸盐光催化剂材料存在比表面积小、粗糙因子较低和尺寸形貌不均的问题，而提供一种空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的制备方法。

本发明一种空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的制备方法是按以下步骤进行：

一、溶解钛源：将钛源溶于乙醇中，然后再向其中加入多元醇，搅拌0.5h～1h，得到透明溶液A；

二、水热反应：在温度为140℃～220℃的条件下对步骤一中得到的透明溶液A进行水热反应，反应时间为3h～24h，得到沉淀物A；

三、溶解铁源：将铁源溶于乙醇中，然后再向其中加入多元醇，搅拌0.5h～1h，得到溶液B；

四、混合：将步骤二得到的沉淀物A加入到步骤三中得到的溶液B中，然后在温度为140℃～220℃的条件下进行水热反应，反应时间为6h～24h，得到沉淀物B；

五、将步骤五得到的沉淀物B采用乙醇洗涤3～6次，然后在转速为3000r/min～4000r/min的条件下离心5min～10min，得到离心后的沉淀物B，然后将离心后的沉淀物B在50℃～90℃的烘箱中干燥4h～10h，得到干燥后的沉淀物B，然后在温度为300℃～800℃的条件下在空气中焙烧4h～8h，自然冷却，得到空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂；

步骤一中所述钛源为钛酸异丙酯或钛酸四丁酯；

步骤一中所述钛源与步骤一中所述多元醇的体积比为1:(5～10)；

步骤一中所述多元醇与步骤一中所述乙醇的体积比为1:(3～6)；

步骤三中所述铁源为硝酸铁；

步骤一中所述钛源中的钛元素与步骤三中所述铁源中的铁元素的摩尔比为1:1；

步骤三中所述铁源与步骤三中所述多元醇的体积比为1:(5～10)；

步骤三中所述多元醇与步骤三中所述乙醇的体积比为1:(2～7)。

本发明的有益效果是：

1、本发明方法简单易行，安全无毒而且成本较低；

2、本发明中铁盐与钛的前躯体通过溶剂热反应路线，经过溶解再结晶的艾斯瓦尔德熟化过程形成了空心刺状球的特殊结构，这种空心刺状结构能显著提高比表面积，比表面积达到了120m²/g；光催化活性有较大提高，在可见光下能有效的降解有机污染物。

附图说明

图1为实施例一制得的空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的XRD谱图；图2为实施例一制得的空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的SEM照片；图3为实施例一制得的空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的TEM照片；图4为实施例一制得的空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的光催化降解罗丹明B曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种空心刺状球结构的FeTiO₃光催化剂的制备方法是按以下步骤进行：

一、溶解钛源：将钛源溶于乙醇中，然后再向其中加入多元醇，搅拌0.5h～1h，得到透明溶液A；