[发明专利]一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂、制备方法及其应用，属于光催化剂技术领域。所述光催化剂由B₄C和TiO₂按照1:(5～100)的质量比组成，且B₄C负载在TiO₂上；所述TiO₂的晶型为锐钛矿型。将B₄C分散在以钛酸四丁酯为原料的TiO₂前驱体溶液中，混合得到混合体系，然后加水，搅拌直至得到胶体，胶体老化后，干燥，研磨成粉末；将所述粉末煅烧后即可得到所述光催化剂。将所述光催化剂用于对有机废水的处理。由于所述光催化剂可以利用可见光，提高了所述光催化剂的光催化性能，因此能够对有机废水中的有机污染物起到良好的降解作用。

技术领域

本发明涉及一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂、制备方法及其应用，属于光催化剂技术领域。

背景技术

光催化氧化法是目前环境科学与工程领域新的研究热点之一，其适合处理难降解的有机废水。光催化氧化法是在光催化剂存在的条件下，利用太阳光降解有害污染物，使有害物质转化为CO₂、H₂O或其他小分子物质的方法。光催化氧化法由于具有反应条件温和、处理效率高、反应速度快、适用范围广、绿色环保以及二次污染低等特点，具有良好的应用前景。

二氧化钛(TiO₂)作为一种n型半导体材料，来源广泛、价格低廉，并以较高的光催化活性和稳定的化学性能表现出极大的应用潜力。TiO₂分为锐钛矿型、金红石型、板钛矿型和青铜矿二氧化钛这四种类型。

锐钛矿相TiO₂是一种非常理想的半导体光催化材料，相比于其他半导体材料，锐钛矿相TiO₂具有价格低廉、制备简单、化学性能稳定等显著优点。锐钛矿相TiO₂的制备方法之一为溶胶-凝胶法。

TiO₂属于宽禁带n型半导体，两种主要晶体的禁带宽度分别达到了3.2eV(锐钛矿)和3.0eV(金红石)，这意味着，其只有在紫外光照射下光生电子才能够被激发跃迁至导带，并最终引发与污染物之间的光化学反应。对于自然界的太阳光来说，可见光占据了太阳光的45％，而紫外光仅仅只有3％～5％。由此可知，大部分自然光无法被TiO₂有效利用，大大限制了TiO₂作为光催化剂的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂、其制备及应用。采用B₄C掺杂进行TiO₂的改性，p型B₄C与n型锐钛矿TiO₂的偶联，形成了异质结结构，提高了制得的光催化剂对可见光的利用率，提高了所述光催化剂的光催化性能。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂，所述光催化剂由碳化硼(B₄C)和二氧化钛(TiO₂)按照1:(5～100)的质量比组成，且B₄C负载在TiO₂上；所述TiO₂的晶型为锐钛矿型。

一种本发明所述的碳化硼掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)制备TiO₂前驱体溶液：在搅拌的条件下，向无水乙醇中加入钛酸四丁酯，再加入冰乙酸，以防止钛酸四丁酯水解，在25℃±5℃的温度下搅拌均匀，得到TiO₂前驱体溶液。

(2)向TiO₂前驱体溶液中加入B₄C粉末，搅拌均匀，再进行超声震荡处理，使B₄C粉末在TiO₂前驱体溶液中分散更加均匀，得到混合体系。