本发明专利技术公开了一种可见光响应钛基薄膜的制备及降解二元染料的方法，属于二氧化钛薄膜材料技术领域。其制备方法为：将乙酸滴入钛源中和碘源溶液混合，搅拌加入乙酸，在聚四氟乙烯水热釜中，120～250℃油浴2～20小时，得到碘掺杂TiO2纳晶；纳晶与聚乙二醇6000研磨得到TiO2纳晶胶体，采用刮涂法涂敷在玻璃片上，马弗炉中在250～600℃处理0.5～2小时，得到I-TNC薄膜。将上述制备的I-TNC薄膜浸渍在二元染料污染物溶液中，在磁力搅拌下，先进行暗搅拌0.2～1小时，而后光照降解。本发明专利技术方法简单易操作，可控性和重复性强，具有高效的可见光光催化性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化钛薄膜材料
，具体涉及碘掺杂的二氧化钛薄膜的制备方法及用作染料可见光光催化降解染料的研究。
技术介绍
由于全球环境污染和能源危机的出现，人们高度关注能源和环境问题，迫切要求开发高效、低能耗、使用范围广、不污染环境的功能材料。由于光催化技术能够降解和分解有机和无机污染物，不产生二次污染，且光催化过程不需使用昂贵的氧化剂，同时还可利用太阳光引发光催化过程，光催化剂还可再生和循环利用等特点。因此，光催化技术及光催化材料的研究成为目前最为活跃的研究方向之一。在光催化领域里，TiO2是使用最多的光催化剂。因为它无毒无害、价廉、催化活性高、化学性能稳定、光生空穴具有强氧化性，因此，以 TiO2为主的光催化材料在光催化氧化有机污染物、水和空气的净化、细菌和病毒的破坏、自清洁材料的合成、界面的光诱导亲水等方面得到了广泛的研究。纳米TiO2虽然用途广泛，但目前仍然存在着一些问题。TiO2禁带宽度较大，只能利用只占太阳光4%-% 5的短波长紫外光，不能充分利用太阳光中占大部分的波长较长的可见光能量。对这个问题，可以通过采用掺杂其它元素等手段适当缩小TiO2禁带宽度或形成多级禁带，使其能够吸收利用可见光。2001年日本的Asahi (Asahi R.，Morikawa T.，Ohwaki Τ. , Aoki K.，Taga Y.，Science，2001，293，269)小组在 TiO2 中掺杂 N 元素，置换 TiO2 部分氧形成新的价带结构，实现了在可见光照射下降解水相和气相中的有机物。同年，德国的 Maier 教授(Maier F.，Applied Catalysis B =Environmental, 2001, . 32,215-227)也发现了碳掺杂的TiO2具有可见光催化活性，并在多次反应之后仍然保持其活性。最近，Ho等人合成出新型可见光光催化剂 F-Ti02(Ho W. K.，Yu J. C.，Lee S. C.，Chem. Commun.，2006， 1115-1117)和 S-TiO2 (Ho W. K. ,Yu J. C.，Lee S. C. , Journal of Solid State Chemistry, 2006，179，1171-1176)，有效地将TiO2得吸收光谱扩展到可见光区域，提高了可见光光催化活性。Luo 等(Luo H.，Takata T.，Lee Y.，et al，Chem. Mater.，2004，16，846)采用水热合成的方法，以TiCl4作为钛源，在氢溴酸和乙醇混合溶液中合成Br和Cl共掺杂的Ti02。除非金属N, C,F, S,Br, Cl等元素外，碘掺杂的TiO2也具有可见光活性。Hong等(Hong Χ. Τ.， Wang Ζ. P. ,Cai W. Μ. et al，Chem. Mater.，2005，17，1548)通过直接水解法制备了可见光响应的碘掺杂的 TiO2 催化剂。Liu 等(Liu G.，Chen Z. G.，Dong C. L.，Zhao Y. N.，Li F.，Lu G. Q.，Cheng H. M.，J. Phys. Chem. B, 2006,110，20823-20828)利用两步模板水热合成法制备出了介孔碘掺杂Ti02。实验证实碘是很好的导带电子捕获体，可以有效抑制电子_空穴对的快速复合，提高光生电子的利用率，碘掺杂的TiO2的吸收光谱扩展到了可见光区域，提高了可见光光催化活性。然而，通过查阅国内外相关期刊文献以及专利资料，发现当前应用非金属元素掺杂的思路制备可见光响应型TiO2薄膜，大都集中在N、C掺杂，I掺杂TiO2材料虽然已被证实在紫外光和可见光下都表现出了优越的光学性能，但却始终没有被合理有效地引入可见光响应型薄膜材料制备及应用领域，且I掺杂TiO2材料多是以粉体形式被应用于光催化降解中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的利用可见光活性的碘掺杂二氧化钛薄膜及处理水中微量有机污染物方法。薄膜形式既具有较大表面积、较好的超亲水性和较高光催化活性，也可以将催化剂固定化，大大方便了催化剂的分离回收，有利于催化剂的多次重复利用，避免TiO2纳米粉末难回收问题。本专利技术所提供的一种可见光响应钛基薄膜的制备方法，其过程包括以下步骤1)碘掺杂TiO2纳晶的制备磁力搅拌下将乙酸滴入钛源中，5 30分钟后和碘源溶液混合，强机械搅拌 (300 600转/分钟)1小时后加入硝酸，而后水浴加热，由室温上升至50 100°C，持续搅拌50 100分钟后停止，加水降温后将混合液装在聚四氟乙烯水热釜中，控制120 250°C 油浴2 20小时，得到碘掺杂TiO2纳晶。2)碘掺杂二氧化钛薄膜的制备将步骤1)制备的碘掺杂TiO2纳晶与聚乙二醇6000混合研磨得到TiO2纳晶胶体， 采用刮涂法均勻涂敷在清洗干净的玻璃片上，自然干燥后于马弗炉中在250 600°C下进行热处理0. 5 2小时，得到I-TNC薄膜。步骤1)中所述钛源为四异丙氧基钛或钛酸四丁酯，碘源为碘酸或单质碘。步骤1)中所述碘源溶液的溶剂为去离子水，与钛源混合后溶液中碘与钛摩尔比为5 20%。步骤1)中所述硝酸浓度为20 80%，加入量为每130ml碘源和钛源混合溶液加入l_3ml硝酸。步骤2)中所述玻璃片为普通载玻片。一种可见光响应钛基薄膜光催化降解染料污染物的方法将上述本专利技术制备的 I-TNC薄膜浸渍在二元染料污染物溶液中，在磁力搅拌下，先进行暗搅拌0.2 1小时，而后光照降解。所述二元染料污染物溶液分别为荧光素钠/罗丹明B或吖啶橙溶液、曙红Y/罗丹明B或吖啶橙溶液。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点1)本专利技术所提供的方法简单易操作，可控性和重复性强，适用于工业化生产。2)本专利技术所制备的碘掺杂二氧化钛纳晶薄膜显示出了显著的可见光响应特性。实验表明，由该专利技术方法制备的二氧化钛纳晶薄膜具有高效的可见光光催化性能。3)本专利技术所使用的二元染料体系中引入的荧光素钠和曙红Y能够显著地促进难以降解的罗丹明B的降解。附图说明图1、实施例1制备的碘掺杂TiO2纳晶薄膜的扫描电镜图片；a，0% ;b，5% ;c，10% ;d，20%。图2、实施例1制备的不同碘掺杂量TiO2纳晶薄膜的紫外漫反射谱图。图3、实施例2罗丹明B在不同染料体系，不同碘掺杂量TiO2纳晶薄膜条件下的降解情况；a，RhB在RhB体系中的降解情况；b，RhB在Flu/RhB体系中的降解情况。图4、实施例3不同染料体系，碘掺杂量为10%的TiO2纳晶薄膜条件下染料的降解情况；1，EO/RhB体系中EO的降解情况；2，EO/RhB体系中RhB的降解情况；3，EO体系中 EO的降解情况；4，RhB体系中RhB的降解情况。以下结合附图和实例来对本专利技术作进一步说明。具体实施例方式实施例1量取22. 104ml (21. 22g)四异丙氧基钛于IOOml锥形瓶中，逐滴加入 4. 136ml (4. 34g)乙酸，并于室温下磁力搅拌15分钟。然后将此混合液快速倒入装有105ml 水的250ml三口烧瓶中，烧瓶中事先溶有一定量的碘酸，在强机械搅拌下剧烈搅拌。搅拌1 小时后，加入1. 96ml质量含量为65%的硝酸，在4本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种可见光响应钛基薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：１）碘掺杂ＴｉＯ２纳晶的制备：磁力搅拌下将乙酸滴入钛源中，５～３０分钟后和碘源溶液混合，强机械搅拌１小时后加入硝酸，而后水浴加热，由室温上升至５０～１００℃，持续搅拌５０～１００分钟后停止，加水降温后将混合液装在聚四氟乙烯水热釜中，控制１２０～２５０℃油浴２～２０小时，得到碘掺杂ＴｉＯ２纳晶；２）碘掺杂二氧化钛薄膜的制备：将步骤１）制备的碘掺杂ＴｉＯ２纳晶与聚乙二醇６０００混合研磨得到ＴｉＯ２纳晶胶体，采用刮涂法均匀涂敷在清洗干净的玻璃片上，自然干燥后于马弗炉中在２５０～６００℃下进行热处理０．５～２小时，得到Ｉ－ＴＮＣ薄膜。
【技术特征摘要】
1.一种可见光响应钛基薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)碘掺杂TiO2纳晶的制备磁力搅拌下将乙酸滴入钛源中，5 30分钟后和碘源溶液混合，强机械搅拌1小时后加入硝酸，而后水浴加热，由室温上升至50 10(TC，持续搅拌50 100分钟后停止，加水降温后将混合液装在聚四氟乙烯水热釜中，控制120 250°C油浴2 20小时，得到碘掺杂 TiO2纳晶；2)碘掺杂二氧化钛薄膜的制备将步骤1)制备的碘掺杂TiO2纳晶与聚乙二醇6000混合研磨得到TiO2纳晶胶体，采用刮涂法均勻涂敷在清洗干净的玻璃片上，自然干燥后于马弗炉中在250 600°C下进行热处理0. 5 2小时，得到I-TNC薄膜。2.按照权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶霞，黄玉萍，李昕，陈建峰，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11
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