CN103263940A

CN103263940A - 用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法

Info

Publication number: CN103263940A
Application number: CN2013101663426A
Authority: CN
Inventors: 王婷; 董亚梅; 何丹农
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-08-28

Abstract

本发明涉及一种用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，其特征在于，以钛酸酯的有机溶剂和水溶液为钛源，以硫脲的水溶液为碳氮硫源，搅拌混合钛源和碳氮硫源得到混合溶液，混合溶液烘干后焙烧制成碳氮硫共掺杂的二氧化钛可见光催化剂。本方法操作工艺简单，焙烧温度较低，所制备的催化剂对水中的阴离子表面活性剂的光催化降解效率最高可达94%。

Description

用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，该方法制备的催化剂可应用于生物难降解有机污染物阴离子表面活性剂的光催化降解。

背景技术

表面活性剂作为乳化剂、防锈剂、柔软剂、洗涤剂等广泛应用于工业、农业及生活日用品等各个领域，其中阴离子表面活性剂是最常用的表面活性剂。表面活性剂属于生物难降解有机污染物，其进入水体后，聚集在水介质和其他诸如空气、油状液体和微粒表面，使之产生泡沫、乳化和微粒悬浮等现象。表面活性剂的大量应用会造成水体起泡，影响水中和空气中的氧气交换，导致水质恶化；另外，表面活性剂还能乳化水体中其他污染物，增大污染物浓度，造成间接污染。表面活性剂的常用处理方法有：沉淀法、过滤法、絮凝处理法、吸附法、活性污泥法、催化氧化法等。其中光催化氧化法降解速度快，不产生二次污染，反应条件温和，是环境领域较活跃的研究方向。二氧化钛高效、化学性质稳定、抗光氧化型强，广泛用于光催化氧化。二氧化钛（锐钛矿型）的禁带宽度为3.2eV，吸收波长小于388nm，吸收波段为紫外光区。二氧化钛掺杂非金属碳、氟、氮、硫等可以提高其光催化活性，扩展其可见光响应范围。

研究者围绕二氧化钛的非金属掺杂做了大量研究。中国专利发明了一种在较低温度下制备氮掺杂型二氧化钛可见光催化剂的制备方法，用光助合成溶胶-凝胶的方法，以钛酸酯、铵盐为原料制备氮掺杂型的二氧化钛光催化剂。中国专利CN102491459建立一种非金属掺杂钛基薄膜电极、制备方法及其应用，将非金属掺杂二氧化钛颗粒、造孔剂与二氧化钛纳晶乳状液混合制备成胶乳并涂膜后进行热处理，制备成钛基薄膜电极。中国专利发明了一种碳掺杂二氧化钛复合材料的制备方法，以三氯化钛为钛源，以蔗糖为碳源，制备出无定性二氧化钛和碳的复合材料。但上述方法步骤繁琐或煅烧温度较高，不利于操作。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法。

一种用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，其特征在于，以钛酸酯的有机溶剂和水溶液为钛源，以硫脲的水溶液为碳氮硫源，搅拌混合钛源和碳氮硫源得到混合溶液，混合溶液烘干后焙烧制成碳氮硫共掺杂的二氧化钛可见光催化剂。

所述钛源的制作方法为钛酸酯和有机溶剂混合后，逐滴加入到去离子水中，搅拌4～8小时；

其中所述钛酸酯为酸异丙酯，或钛酸四丁酯；所述机溶剂为异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮。

所述硫脲和钛的质量百分比为1～15%。

将碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液搅拌时间为6～12小时，烘干时间为12～24小时，焙烧温度为300～400℃，焙烧时间为3～12小时。

本方法操作工艺简单，焙烧温度较低，所制备的催化剂对水中的阴离子表面活性剂的光催化降解效率最高可达94%。

碳氮硫共掺杂的二氧化钛光催化剂性能评价在石英玻璃管中进行，评价物为10mg/L阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠溶液，光催化剂用量为1mg/mL，悬浊液搅拌1～2h。将悬浊液暴露于紫外灯下进行光催化降解60min，悬浊液离心，离心转速12000rpm，离心时间10min，紫外可见分光光度法测定十二烷基苯磺酸钠浓度，计算得出十二烷基苯磺酸钠的光催化降解率。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1：

首先将5ml钛酸四丁酯和20ml有机溶剂（异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮）混合后，逐滴加入到20ml去离子水中，搅拌4h，制成钛源。然后称取一定量的硫脲溶解于去离子水中，配置5ml的硫脲水溶液作为碳氮硫源。将上述碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液中硫脲和钛的质量百分比为1%。混合溶液搅拌6h后在80℃烘箱里烘干12h，在300℃下焙烧6h。

将制成的光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定十二烷基苯磺酸钠的降解率为79.79%。

实施例2：

首先将10ml钛酸酯（钛酸异丙酯或钛酸四丁酯）和30ml有机溶剂（异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮）混合后，逐滴加入到20ml去离子水中，搅拌4h，制成钛源。然后称取一定量的硫脲溶解于去离子水中，配置5ml的硫脲水溶液作为碳氮硫源。将上述碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液中硫脲和钛的质量百分比为3%。混合溶液搅拌6h后在100℃烘箱里烘干12h，在400℃下焙烧6h。

将制成的光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定十二烷基苯磺酸钠的降解率为67.09%。

实施例3：

首先将10ml钛酸酯（钛酸异丙酯或钛酸四丁酯）和30ml有机溶剂（异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮）混合后，逐滴加入到20ml去离子水中，搅拌8h，制成钛源。然后称取一定量的硫脲溶解于去离子水中，配置10ml的硫脲水溶液作为碳氮硫源。将上述碳氮硫源硫滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液中硫脲和钛的质量百分比为5%。混合溶液搅拌8h，在80℃烘箱里烘干12h，在400℃下焙烧6h。

将制成的光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定十二烷基苯磺酸钠的降解率为78.61%。

实施例4：

首先将10ml钛酸酯（钛酸异丙酯或钛酸四丁酯）和30ml有机溶剂（异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮）混合后，逐滴加入到20ml去离子水中，搅拌4h，制成钛源。然后称取一定量的硫脲溶解于去离子水中，配置10ml的硫脲水溶液作为碳氮硫源。将上述碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液中硫脲和钛的质量百分比为10%。混合溶液搅拌12h后在100℃烘箱里烘干24h，在400℃下焙烧12h。

将制成的光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定十二烷基苯磺酸钠的降解率为66.92%。

实施例5：

首先将10ml钛酸酯（钛酸异丙酯或钛酸四丁酯）和60ml有机溶剂（异丙醇、或甲醇、或乙醇、或丙酮）混合后，逐滴加入到20ml去离子水中，搅拌8h，制成钛源。然后称取一定量的硫脲溶解于去离子水中，配置5ml的硫脲水溶液作为碳氮硫源。将上述碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液中硫脲和钛的质量百分比为15%。混合溶液搅拌12h，在60℃烘箱里烘干24h，在400℃下焙烧12h。

将制成的光催化剂用前述实验条件进行催化性能评价，测定十二烷基苯磺酸钠的降解率为94.88%。

Claims

1.一种用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，其特征在于，以钛酸酯的有机溶剂和水溶液为钛源，以硫脲的水溶液为碳氮硫源，搅拌混合钛源和碳氮硫源得到混合溶液，混合溶液烘干后焙烧制成碳氮硫共掺杂的二氧化钛可见光催化剂。

2.根据权利要求1所述用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述钛源的制作方法为钛酸酯和有机溶剂混合后，逐滴加入到去离子水中，搅拌4～8小时；

3.根据权利要求1所述用于阴离子表面活性剂降解的二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述硫脲和钛的质量百分比为1～15%。

4.根据权利要求1所述的光催化剂制备方法，其特征在于，将碳氮硫源滴入钛源中得到混合溶液，混合溶液搅拌时间为6～12小时，烘干时间为12～24小时，焙烧温度为300～400℃，焙烧时间为3～12小时。