[发明专利]锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明提供了一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法，本发明利用浸渍与烧结相结合的方法，利用锌离子修饰具有表面氧缺陷的有色二氧化钛，使二氧化钛光催化性能大大提高，在黑暗中首先锌离子修饰有色二氧化钛对四环素的吸附达到平衡，然后在紫外光催化条件下，经过60 min后，对四环素的降解达到99%。该制备工艺相对简单，易操作。

技术领域

本发明属于光催化材料及其制备和应用领域，特别涉及一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

随着化学工业的发展，环境污染日益严重。印染废水的排放是造成水污染的重要原因之一。每年都有大量的商业染料排放，这些染料化学性质稳定，对生态环境造成巨大伤害。利用半导体氧化物材料在太阳光照射下能受激活化的特性，可有效的氧化降解有机物为二氧化碳和水等小分子。与传统的净化方法相比，半导体光催化技术具有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果明显等优点。二氧化钛是备受关注的光催化剂之一，其低毒、低成本、耐用、超亲水且具有优异的光化学稳定性。

二氧化钛（TiO₂）作为光催化材料备受关注，在光照条件下TiO₂可以氧化水中的有机污染物，使光催化技术在处理水相和气相的有机污染物领域有了重大的突破。自此以后，光催化降解有机污染物逐渐成为热门领域之一。

为了提高TiO₂作为光催化剂的催化效率，人们采用多种手段对材料进行改性。其中表面氧缺陷在价带顶产生了较低的态密度，提高了价带顶，导致价带展宽，禁带宽度减小，从而提高了紫外光催化活性，产生了可见光活性（具有表面氧缺陷的二氧化钛称为有色二氧化钛）。同时，金属离子对TiO₂的修饰一定程度上能够提高污染物的降解率，Cu²⁺离子能够捕获光催化剂上的光生电子生成Cu⁺，Cu⁺继而又被空气中的O₂ 氧化而重生。Fe³⁺也可以捕获光生电子促进光生载流子的分离来提高有机污染物的氧化，但是Fe³⁺ 不能被空气中O₂氧化，所以其循环性较差。相反地，Co²⁺作为光生载流子的复合中心抑制了TiO₂ 光降解污染物。但是还没有文献研究锌离子在表面氧缺陷TiO₂光催化降解有机污染物中的影响。

本发明提供了一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法，本发明利用浸渍与烧结相结合的方法，利用锌离子修饰具有表面氧缺陷的有色二氧化钛，使二氧化钛光催化性能大大提高。该制备工艺相对简单，易操作。

发明内容

针对现有二氧化钛光催化性能不够高的不足，本发明的目的在于提供一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法获得的锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）室温下0.025 mol P25和0.001-0.005 mol 可溶性锌盐溶于50 mL醇溶液中，磁力搅拌2-3 h，将上述溶液80-100 ℃进行加热蒸干；

（2）将上述被醇溶液浸渍含有锌盐的P25粉末放入坩埚中，置于马弗炉中以2-5 ℃/min的升温速率在200-300 ℃ 煅烧1-2 h，得最终产物。

所述的锌盐为醋酸锌、柠檬酸锌、硝酸锌中的一种或其组合。

所述的醇溶液为乙醇、丙三醇中的一种或其组合。

本发明还提供了一种锌离子修饰有色二氧化钛光催化材料，根据上述任一所述方法制备得到。