一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，是將氧化石墨烯在去離子水中進行超聲剝離后，離心分出上清液，在該上清液中加入間苯二酚或?qū)Ρ蕉雍图兹旌暇鶆蚝螅诳焖贁嚢柘戮徛渭铀穆然仯谑覝叵路磻?yīng)一段時間后，轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，在120～260℃合成光催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)利用了納米二氧化鈦出色的紫外光響應(yīng)和酚醛樹脂的可見光響應(yīng)性能，借助氧化石墨烯在水熱反應(yīng)還原后所得石墨烯的優(yōu)異電荷輸運和傳遞能力，加快光生電荷的分離和轉(zhuǎn)移效率。本發(fā)明專利技術(shù)所述制備方法簡單，易于實施，便于推廣，可進行大規(guī)模生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。具有很好的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)屬于光催化領(lǐng)域，具體涉及一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]過氧化氫是一種具有潛在利用價值的能源物質(zhì)，在燃料電池領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α９怛?qū)動合成過氧化氫直接利用太陽能，不消耗化石能源，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奶柲芾猛緩剑絹碓绞艿饺藗兊闹匾暋．a(chǎn)過氧化氫光催化劑種類較多，包括金屬氧化物、石墨烯類、氮化碳、鈣鈦礦、以及高分子聚合物等，其活性和穩(wěn)定性一直是人們關(guān)注的焦點。二氧化鈦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生光腐蝕，用途十分廣泛，并具有一定的產(chǎn)過氧化氫活性。但其產(chǎn)過氧化氫活性較低，光吸收范圍主要集中在紫外區(qū)，太陽能利用率低。酚醛樹脂是一種具有一定光穩(wěn)定性能的高分子物質(zhì)，其中的間苯二酚或?qū)Ρ蕉优c甲醛反應(yīng)時，可以生成具有推拉電子片段的共軛結(jié)構(gòu)，具有很好的可見光吸收效率和產(chǎn)過氧化氫活性。
[0003]為了降低催化劑的制造成本并進一步提高光催化性能，本專利技術(shù)旨在將酚醛樹脂引入到納米二氧化鈦表面，使其獲得寬光譜吸收特性，并結(jié)合引入具有良好電荷傳輸性能的石墨烯，進一步提高光生電荷的分離和轉(zhuǎn)移效率，達到提高光催化活性的目的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)的目的在于提供一種制備過程簡單，節(jié)能方便，寬光譜響應(yīng)的石墨烯和酚醛樹脂共同雜化的二氧化鈦光催化劑及其制備方法。
[0005]本專利技術(shù)所述一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，是將氧化石墨烯和酚醛樹脂固載于二氧化鈦表面，得到可見光響應(yīng)的寬光譜光催化劑，所述光催化劑是通過以下方案制備：取相當(dāng)于四氯化鈦質(zhì)量0.001％～1％的氧化石墨烯(GO)于容器中，加入去離子水進行超聲剝離分散0.5～10h后，在4000～8000r/min的離心速度離心5～30min，將分出的上清液加入到另一容器中，加入相當(dāng)于四氯化鈦質(zhì)量0.001％～100％的間苯二酚(或?qū)Ρ蕉?和相當(dāng)于四氯化鈦質(zhì)量0.002％～200％的甲醛，混合均勻后，在快速攪拌下緩慢滴加四氯化鈦，在室溫下反應(yīng)0.5～1h后，轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，在120～260℃恒溫反應(yīng)1～72h，自然降溫，抽濾，用去離子水洗滌，干燥后得到含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑。
[0006]以上所述一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑的制備方法，其制備過程中的雜合反應(yīng)主要在水熱反應(yīng)階段，因此不限于以上的加料順序，即酚、醛、四氯化鈦的加入先后順序可以任意更改，不影響最終的催化劑性能。也就是說，加料時，可以在氧化石墨烯清液(指的是氧化石墨烯超聲分散剝離并進行離心分離后的上清液)中先加入苯二酚和甲醛，然后加入四氯化鈦；也可以在氧化石墨烯清液中先加入四氯化鈦，然后再加入苯二酚和甲醛。
[0007]以上所述一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑，具有很好的可見光吸收性能和產(chǎn)過氧化氫性能，也可以用于利用太陽能光催化降解污染物。
[0008]本專利技術(shù)的有益效果在于：
[0009]1)集合不同作用機制的光催化活性物質(zhì)于一身，納米二氧化鈦能夠充分利用紫外光產(chǎn)生光生電荷，酚醛樹脂拓寬了催化劑光吸收范圍并能夠在可見光激發(fā)下產(chǎn)生光生電荷，借助氧化石墨烯在水熱反應(yīng)還原后得到的石墨烯的優(yōu)異電荷輸運和傳遞能力，加快了光生電荷的分離和轉(zhuǎn)移，同時，石墨烯和酚醛樹脂結(jié)構(gòu)對有機污染物具有較高的吸附作用，可以提高有機物的降解速率。
[0010]2)利用一次水熱法實現(xiàn)三種物質(zhì)的復(fù)合，具有簡單方便、低成本、易于生產(chǎn)實施的優(yōu)點，為光催化生產(chǎn)過氧化氫以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)(如光催化降解有機污染物、芬頓法處理有機污染物等)提供了更多選擇。
附圖說明
[0011]圖1為實施例1制備的可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑的紫外可見漫反射光譜圖。
[0012]圖2為實施例2制備的可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑的紫外可見漫反射光譜圖。
[0013]圖3為實施例3制備的可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑的紫外可見漫反射光譜圖。
[0014]圖4為實施例4制備的可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑的紫外可見漫反射光譜圖。
具體實施方式
[0015]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本專利技術(shù)作進一步的說明。應(yīng)指明的是，以下各實施例僅是對本專利技術(shù)進一步闡釋，并非是對本專利技術(shù)保護范圍的限制，本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員根據(jù)本專利技術(shù)的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本專利技術(shù)的保護范圍。以下所述實施例中的具體工藝參數(shù)也僅是優(yōu)選條件范圍中的一個示例，并非要限定實施例中的具體數(shù)值。
[0016]實施例1
[0017]一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，包括以下步驟：
[0018]取1mg氧化石墨烯(GO)加入到燒杯中，加入20mL去離子水，超聲剝離分散2h后，用5000r/min的離心速度離心10min，將分出的上清液加入到100mL燒杯中，攪拌下加入0.1g間苯二酚和0.25g濃度為34％的甲醛，攪拌均勻后，提高攪拌速度到約500r/min，緩慢滴加0.5mL四氯化鈦，加料完畢后，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5h，然后將混合液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，220℃下反應(yīng)8h，反應(yīng)畢，自然降溫到室溫，打開反應(yīng)釜，進行真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅3次后，濾餅在80℃干燥6h，得到可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑。得到的催化劑具有很好的光譜吸收性能，其紫外可見漫反射光譜見圖1。
[0019]實施例2
[0020]一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，包括以下步驟：
[0021]取5mg氧化石墨烯(GO)加入到燒杯中，加入40mL去離子水，超聲分散3h后，用8000r/min的離心速度離心5min，將分出的上清液加入到150mL燒杯中，快速攪拌下(約500r/min)緩慢滴加1mL四氯化鈦，加料完畢后，普通攪拌速度(約200r/min)下加入0.5g間苯二酚和0.9g濃度為34％的甲醛，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h后，將混合液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，250℃下反應(yīng)6h，反應(yīng)畢，自然降溫到室溫，打開反應(yīng)釜，進行真空抽濾，用去離子水洗滌濾餅4次后，濾餅在80℃干燥6h，得到可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑。得到的催化劑具有很好的光譜吸收性能，其紫外可見漫反射光譜見圖2。
[0022]實施例3
[0023]一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，包括以下步驟：
[0024]取0.1mg氧化石墨烯(GO)加入到燒杯中，加入15mL去離子水，超聲分散1h后，用4000r/min的離心速度離心30min，將分出的上清液加入到50mL燒杯中，加入0.25g對苯二酚、0.25間苯二酚、0.9g濃度為34％的甲醛，攪拌均勻后，提高攪拌速度到約500r/min，緩慢滴加1.2mL四氯化鈦，加料完畢后，室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5h，然后將混合液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，200℃下反應(yīng)36h，反應(yīng)畢，自本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，其特征在于，將氧化石墨烯和酚醛樹脂固載于二氧化鈦表面，得到可見光響應(yīng)的寬光譜光催化劑，即，將一定量的氧化石墨烯加入到容器中，加入去離子水進行超聲剝離分散0.5～10h后，在4000～8000r/min的離心速度離心5～30min，將分出的上清液加入到另一容器中，加入一定量的二酚和一定量的甲醛，混合均勻后，在快速攪拌下緩慢滴加四氯化鈦，在室溫下反應(yīng)0.5～1h后，轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中，在120～260℃恒溫反應(yīng)1～72h，自然降溫，抽濾，用去離子水洗滌，干燥后得到含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可見光響應(yīng)含有二氧化鈦和酚醛樹脂的光催化劑及其制備方法，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張立軍，張津，李恒，畢亞東，陳瑜，穆曼曼，
申請(專利權(quán))人：天津理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：