[发明专利]一种以烟梗丝为模板制备Ni掺杂TiO2

说明书

本发明公开了一种以烟梗丝为模板制备Ni掺杂TiO₂光催化材料的方法，包括如下步骤：(1)将烟梗丝分别用戊二醛、盐酸、乙醇溶液和硝酸镍溶液浸泡处理；(2)将钛酸四丁酯、异丙醇、甘油和烟梗丝模板混合超声处理；(3)在烘箱中反应一段时间；(4)将得到的固体煅烧，即得到所述的烟梗丝模板Ni掺杂TiO₂光催化材料。本发明还公开了得到的Ni掺杂TiO₂光催化材料和其用于降解罗丹明B的用途。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，尤其涉及一种以烟梗丝为模板制备Ni掺杂TiO₂光催化材料的合成方法和应用。

背景技术

以TiO₂为基础的半导体光催化技术，由于可利用太阳能具有强大的氧化能力可以处理难降解的有毒物质，并且环境友好、反应条件温和、成本低、不产生二次污染，具有广阔的应用前景。相较于传统制备方法，生物模板法可以利用自然界中具有特殊光学性质或对光能能够高效利用的模板获得具有高效光催化活性的材料。如何进一步减小TiO₂的带隙，提高其对太阳光的利用效率是TiO₂研究核心问题。

本发明以烟梗丝作为生物模板，首次制备得到Ni掺杂的TiO₂材料，使用得到的Ni掺杂的TiO₂材料在可见光条件下对罗丹明B进行光催化降解，表现出了优异的光催化性能。

发明内容

本发明提供了一种以烟梗丝为模板制备Ni掺杂TiO₂光催化材料的方法及制备得到的Ni掺杂TiO₂光催化材料用于在可见光条件下降解罗丹明B的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面公开了一种以烟梗丝为模板制备Ni掺杂TiO₂光催化材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将烟梗丝分别用戊二醛、盐酸、以及浓度逐渐增大的乙醇溶液和一定浓度的镍盐溶液浸泡处理后烘干得到烟梗丝模板；

(2)将一定量的钛化合物加入到异丙醇混合均匀，再加入一定量的甘油混合均匀，加入步骤(1)得到的处理后烟梗丝模板，超声一段时间；

(3)将步骤(2)的反应物在密封和一定温度下反应一段时间，然后冷却至室温；

(4)将步骤(3)得到的反应产物分离，并用去离子水与乙醇各洗涤几次，将得到的固体干燥后在空气气氛中和一定温度下煅烧，即得到所述的Ni掺杂TiO₂光催化材料(Ni-STiO₂)。

优选地，步骤(1)所使用的戊二醛浓度为1-10wt％，优选5wt％；盐酸浓度为1-10wt％，优选5wt％；乙醇浓度分别为30wt％、50wt％、90wt％；镍盐溶液为可溶，优选硝酸镍溶液，硝酸镍溶液的中Ni与Ti的摩尔比为(0.25-0.75)∶100。

优选地，步骤(2)所述钛化合物为钛酸四丁酯，钛酸四丁酯、异丙醇、甘油和烟梗丝模板加入量比为(1-2)mL∶50mL∶(1-10)mL∶(1-5)g；超声时间为12-48h。

优选地，步骤(3)的反应温度为100-180℃，反应时间为12-48h。

优选地，步骤(4)的煅烧温度为300-600℃；煅烧时间5-20h。

本发明第二方面公开了所述的方法制备得到的Ni掺杂TiO₂光催化材料。

本发明第三方面公开了所述的Ni掺杂TiO₂光催化材料用于降解罗丹明B的用途。

本发明具有以下优点及效果：