專利名稱：金屬鉑和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種利用鉬和氟離子改性的二氧化鈦(即F-PVTiO2)光催化劑，能在光催化過程中降解污水中的還原性有機污染物同時可以顯著產生氫氣，具體地說是設計一種消除污水中具有還原性有機污染物特別是芳香污染物同時較為顯著生產氫氣的催化劑。
背景技術：
光催化分解水由于其能直接利用太陽能，通過催化作用生產清潔能源載體氫氣的前景而獲得廣泛的關注。基本原理是光催化劑在光照的作用下生產具有反應活性的光生電子和光生空穴。光生電子還原水生成氫氣，而光生空穴氧化水產生氧氣。目前的光解技術存在的尚需改進的不足是氫氣生產的效率不高。針對這一不足的改進很多包括開發新的更高光催化活性的光催化劑和添加電子給體。已報道的添加電子給體甲醛、甲酸和生物質等在強紫外線(如高壓汞燈)照射下能促進光催化氫氣的生產。而弱紫外光功率低，散熱少，無危害，因此近年來很受青睞。利用金屬改性的TiO2光催化劑在弱紫外光的照射下降解還原性有機物和中間體并且促進氫氣的生產也有相關的實踐。但是目前，還未見有加入氟離子對于光催化中有機物的降解速率以及產氫的速率和效率都有相應的提高方面的研究報道，目前這樣研究還是空白。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦(即F-PVTiO2)光催化劑的制備方法，能在光催化過程中降解污水中的還原性有機污染物同時顯著產生氫氣。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是一種金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制 備方法，該方法是利用光分解沉積法得到金屬鉬改性的TiO2催化齊U，再用浸潰-干燥的方法在TiO2表面附著Pt和氟離子，并通過灼燒的方式制備得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。上述制備方法的包括如下步驟
一種金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法
(1)取4.71g TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液，
(2)取24μ mo I氯鉬酸加入步驟(I)制得的TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，得到混合溶液，然后再用200W高壓汞燈照射混合溶液30min ；
(3)對步驟(2)中經高壓汞燈照射過的混合溶液進行過濾操作，并收集截留在濾紙上的粉末，用去離子水洗凈收集到的粉末，得到金屬鉬改性的TiO2催化劑；
(4)取IOmmol氟化鈉溶解于IOOmL水中，形成氟化鈉水溶液；取O.1g步驟(3)制得的金屬鉬改性的TiO2催化劑加入到氟化鈉水溶液中得到懸浮液，再加入氫氟酸調節懸浮液的pH在3. 0-3. 5之間，浸泡5h ;
(5)對步驟(4)浸泡后得到的懸浮液進行過濾操作，收集截留的粉末，干燥，在100°C溫度下烘干1. 5h ;取出所得粉末放入坩堝中，在300°C溫度下烘烤lh，再用去離子水洗凈粉末，即得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。
本發明步驟(2)中Pt與TiO2的質量比是1:99。
本發明步驟(3)中金屬鉬沉積TiO2催化劑與氟化鈉的質量配比為1:4. 2。
本發明的有益效果是在TiO2光催化劑表面附著Pt離子和氟離子，使得光催化降解有機物的速率加快，氫氣生產的速率加快，產出的氫氣量明顯增加。
圖1為本發明制備的F-PVTiO2催化劑材料X射線光電子能譜分析圖(結合能在 698-678ev 之間)。
圖2為本發明制備的F-PVTiO2催化劑材料X射線光電子能譜分析圖(結合能在 468_456ev 之間)。
圖3為本發明中制備的F-Pt/Ti02催化劑在紫外光光催化的生產氫氣的產量和四氯苯酹的含量隨反應時間的變化示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例對本發明進一步說明，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干變型和改進，這些也應視為屬于本發明的保護范圍。
本實例原料為德國德固賽(Degussa)公司生產的TiO2顆粒，基本粒徑為20nm，購于市場。
實例I改性光催化劑的光沉積制備方法首先取4. 71g Degussa P25 TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液；然后將24 μ mol六水合氯鉬酸水溶液加入TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，在200W高壓汞燈下的照射30min。反應結束后用5號砂芯漏斗和真空減壓過濾，再用去離子水洗滌過濾產物。再將制成的PVTiO2粉末投入NaF溶液中， 其中NaF溶液是取IOmmol NaF溶于100ml H2O中制成的氟化鈉溶液，加入氫氟酸調節懸浮液的PH在3. 0-3. 5之間，浸泡5 h后過濾，并把收集到的TiO2粉 末放到烘箱中，在100°C中烘干1. 5h后，再在300°C的溫度下灼燒I h。用蒸餾水洗凈制得的TiO2粉末。此試樣的X 射線光電子能譜分析圖見圖1和圖2，由圖中出現的兩個圖中出現的峰值可以看出TiO2粉末表面存在用于改性的鉬和氟離子。
改性后的F-PVTiO2催化劑在紫外光光催化的生產氫氣的量和四氯苯酚含量隨反應時間的變化示意圖見圖3，圖中曲線表明產生氫氣的量很 大且產生速率很快，同時四氯苯酚效率也很快。
權利要求
1.一種金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法是利用光分解沉積法得到金屬鉬改性的TiO2催化劑，再用浸潰-干燥的方法在TiO2表面附著 Pt和氟離子，并通過灼燒的方式制備得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。
2.根據權利要求1所述的金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)取4.71g TiO2粉末置于一玻璃容器中，加入的IOOmL水形成TiO2懸浮液，(2)取24μ mo I氯鉬酸加入步驟(I)制得的TiO2懸浮液中，再加入Imol甲醇，得到混合溶液，然后再用200W高壓汞燈照射混合溶液30min ；(3)對步驟(2)中經高壓汞燈照射過的混合溶液進行過濾操作，并收集截留在濾紙上的粉末，用去離子水洗凈收集到的粉末，得到金屬鉬改性的TiO2催化劑；(4)取IOmmol氟化鈉溶解于IOOmL水中，形成氟化鈉水溶液；取O.1g步驟(3)制得的金屬鉬改性的TiO2催化劑加入到氟化鈉水溶液中得到懸浮液，調節懸浮液的pH在3. 0-3. 5 之間，浸泡5h ；(5)對步驟(4)浸泡后得到的懸浮液進行過濾操作，收集截留的粉末，干燥，在100°C 溫度下烘干1. 5h ;取出所得粉末放入坩堝中，在300°C溫度下烘烤lh，再用去離子水洗凈粉末，即得到所述金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。
3.根據權利要求2所述的金屬鉬和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(4)中的懸浮液的pH采用氫氟酸調節。
全文摘要
本發明公開了一種金屬鉑和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑的制備方法，該方法是利用光分解沉積法得到金屬鉑改性的TiO2催化劑，再用浸漬-干燥的方法在TiO2表面附著Pt和氟離子，并通過灼燒的方式制備得到所述金屬鉑和氟離子改性的二氧化鈦光催化劑。本發明的有益效果是在TiO2光催化劑表面附著Pt離子和氟離子，使得光催化降解有機物的速率加快，氫氣生產的速率加快，產出的氫氣量明顯增加。
文檔編號B01J27/13GK103055905SQ20121055773
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者李軼, 王玉明, 張文龍, 王大偉, 陳海蓉, 王晴 申請人:河海大學