[发明专利]一种钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：（1）配置溶液A：将一定量的乙酸、聚乙烯比咯烷酮加到乙醇溶液，搅拌后形成透明溶液A；（2）取一定量的钛酸异丙酯和乙酸钙加到（1）配置的溶液A中。搅拌均匀后得到透明的溶胶溶液B；（3）将上述制备的溶胶溶液B进行静电纺丝；（4）将（3）制备的样品室温干燥24~96小时，然后置于高温炉中在450~700°C煅烧，即可制得Ca²⁺掺杂的TiO₂纳米纤维。采用该方法制备的Ca²⁺掺杂的TiO₂纳米纤维对有机染料具有优异的光催化降解性能。

技术领域

本发明涉及一种钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

自1972年Fujishima和Honda报道了在光电池中光辐射二氧化钛(TiO₂)可持续地发生水的氧化还原反应并产生氢气以来，有关TiO₂等半导体光催化剂的研究已成为催化领域的研究热点。纳米TiO₂因其价格低廉、无毒无污染、催化活性高、性能稳定及可回收利用等优点，使其在光催化领域得到广泛研究。但是TiO₂的禁带宽度为3.0 ～3.2 eV，只能在紫外光区才有吸收，而紫外光在太阳光中只占3%～5%，这严重限制了其在光催化领域的应用。因此，为提高二氧化钛的光催化效果，人们通过采用贵金属沉积，半导体复合, 金属或非金属掺杂等方法来对二氧化钛改性以促进其吸收光向长波方向移动，拓展其光谱响应范围(>387 nm)，提高其可见光活性并抑制电子-空穴对的复合。20世纪90年代以来的相关研究结果表明,掺杂Ag⁺ 、Fe³⁺ 、Mo⁵⁺ 、Ru³⁺ 、Os³⁺ 、Re⁵⁺ 、V⁴⁺ 和Rh³⁺ 可显著提高TiO₂催化剂的光催化氧化效果。

本文以乙酸钙作为钙源，钛酸异丙酯为钛源，采用静电纺丝和溶胶-凝胶法制备了不同Ca²⁺掺杂浓度的TiO₂纳米纤维光催化剂，研究结果表明Ca²⁺掺杂对TiO₂光催化活性有很大的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是基于不同Ca²⁺掺杂浓度的TiO₂纳米纤维的优良的光催化性能，提供一种制备基于钙掺杂的二氧化钛纳米纤维光催化剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该钙掺杂的二氧化钛纳米线光催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）配置溶液A：将一定量的乙酸、聚乙烯比咯烷酮加到乙醇溶液，搅拌后形成透明溶液A；（2）取一定量的钛酸异丙酯和乙酸钙加到（1）配置的溶液A中，搅拌均匀后得到透明的溶胶溶液B；（3）将上述制备的溶胶溶液B进行静电纺丝；（4）将（3）制备的样品室温干燥24~96小时，然后置于高温炉中在450~700°C煅烧，即可制得Ca²⁺掺杂的TiO₂纳米纤维。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

与已报道的没有掺杂的TiO₂纳米纤维光催化剂相比，本发明实现了Ca²⁺掺杂的TiO₂纳米纤维的制备，极大地提高了TiO₂纳米纤维的光催化性能。

附图说明

图1为本发明实施例1所制得的Ca²⁺掺杂的TiO₂纳米纤维在紫外光不同照射时间下光催化降解罗丹明B水溶液的紫外光吸收光谱图；