[发明专利]一种硝酸表面改性La掺杂TiO2

说明书

本发明的一种硝酸表面改性La掺杂TiO₂光催化剂的制备方法，步骤为：按比例，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇a中，得到淡黄色混合溶液A；按比例，称取六水合硝酸镧晶体置于烧杯中，依序加入无水乙醇b、蒸馏水和硝酸溶液，搅拌混合均匀得澄清透明溶液B；将溶液B滴入溶液A，并调节混合溶液pH＝1.00～3.00，完成溶液A加入，得到淡黄色溶胶C，经陈化后得到透明淡黄色凝胶D；干燥后360℃‑500℃条件下焙烧1.5‑2h，得到La掺杂TiO₂；研磨过筛后，浸渍在0.1mol/L～1mol/L硝酸溶液中4～12h；干燥后制得酸表面改性La掺杂TiO₂光催化剂。该方法制备的光催化剂比表面积增加显著，对CO₂的捕集能力增强；光子利用率大幅提高。

技术领域：

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种硝酸表面改性La掺杂TiO₂光催化剂的制备方法。

背景技术：

随着科技的发展，密闭空间条件下工作的需求量越来越大，每年都有数百万名工人在涉及密闭空间气体中毒的事件中丧生，其中CO₂中毒引起的事故占比较大。当工人长时间在密闭空间内聚集时，其呼吸产生的CO₂无法与外界气体进行自主交换，CO₂浓度过高会刺激人的呼吸系统，进而引起头痛、咳嗽等症状甚至直接导致死亡。

在CO₂去除领域，光催化技术受到了广泛的重视，在众多光催化材料中，TiO₂因其成本低、光活性强、对环境友好以及理化性质稳定而成为最有前途的光催化基础材料之一。但是 TiO₂存在以下三点缺陷：一是其带隙较大，太阳光响应波长范围窄；二是其光生-电子空穴容易复合，光量子利用率低；三是其对CO₂的吸附性能差，不能有效地捕集CO₂。由此可见，如何实现光生-电子空穴复合速度慢、对CO₂的吸附和捕集性能好的TiO₂制备方法尤为重要。

本发明描述的是一种在太阳光照射下具有高CO₂光催化转化效率的硝酸表面改性结合La 掺杂的新型TiO₂光催化剂。首先采用溶胶-凝胶法制备La/TiO₂基底，然后采用低浓度硝酸浸渍对La/TiO₂基底进行酸化改性。迄今为止，暂无文献及专利报道此类硝酸表面改性稀土元素La掺杂TiO₂光催化剂的制备方法。

发明内容：

本发明的目的是为克服上述现有技术存在的TiO₂光催化剂光生-电子空穴的复合速度快、对CO₂的吸附和捕集性能差的问题，提供一种硝酸表面改性La掺杂TiO₂光催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硝酸表面改性La掺杂TiO2光催化剂的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1：按体积比，钛酸四丁酯：无水乙醇a＝1:(2-6)，量取钛酸四丁酯，在15～25℃恒温磁力搅拌条件下，将钛酸四丁酯缓慢加入到无水乙醇a中，磁力搅拌持续20-30min，得到淡黄色混合溶液A；

步骤2：按体积比蒸馏水：无水乙醇b：硝酸溶液＝1.5:(5-20):(0.5-0.7)，按质量比六水合硝酸镧晶体中La：钛酸四丁酯中Ti＝1:(20-100)，通过电子天平称取六水合硝酸镧晶体置于烧杯中，按顺序加入无水乙醇b、蒸馏水和硝酸溶液，搅拌混合均匀得到澄清透明溶液B；

步骤3：在25℃恒温条件下，通过蠕动泵将溶液B以20-30滴/min的速度缓慢滴入溶液 A，在滴加的过程中保证溶液A处于剧烈搅拌状态，反应过程中加入硝酸溶液，调节保证混合溶液pH＝1.00～3.00，完成溶液A加入，得到淡黄色溶胶C，所述的溶液A搅拌速度为800-1000 rpm；