[发明专利]钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法及应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，具体公开了钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法及应用。将锌盐加入到无水乙醇中，磁力搅拌，并加入弱酸，随后将有机钛化合物加入到上述溶液中，所得溶液搅拌30分钟；烘干过夜，在惰性气体环境下进行高温煅烧，自然冷却，得钛酸锌含氧缺陷光催化剂。利用本发明的方法制备的钛酸锌材料，氧缺陷不但可以活化晶格氧，参与催化反应，还可以吸附并降解有机污染物，从而提高光催化活性。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及钛酸锌含氧缺陷的光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境污染问题成为全球关注的主要问题之一，其中气态污染一直被视为威胁人类生存的最严重的环境问题之一。在众多的环境净化方法中，光催化、电催化等各种环境催化技术备受关注。光催化技术是一种环境友好型技术，是利用太阳光实现降解气态污染物，具有无二次污染、可循环再生等特点。

钛酸锌(Zn₂TiO₄)具有尖晶石型晶体结构，是性能优良的软磁材料，突出的优点是电阻率极高，磁谱特性好，极适宜在高频和超高频下应用。这些特性决定了此材料的可回收性，在催化方面，制备的钛酸锌纳米粒子具有粒度细小均匀的显著特点。且窄带隙半导体，可以吸收太阳光中的绝大多数可见光。相关理论计算和实验也证实了氧空位可能是材料的表面反应活性位点。故而，引入氧空位会对材料的物理化学特性，包括体系的电子结构、几何结构、材料吸光特性以及表面吸附特性等产生重要影响。氧缺陷也可以提高催化活性。氧空位的引入还可以影响材料的吸光特性和表面吸附特性，通常金属氧化物的金属原子具有配位饱和的特点，无法通过化学吸附来活化氧分子。而氧空位缺陷的构筑克服了该缺点，促进了光生电子从氧化物催化剂向氧分子的高效转移。

发明内容

本发明的目的是提供钛酸锌含氧缺陷光催化剂及其制备方法，该方法简单、方便、低成本、条件温和、有利于大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，包括如下步骤：

1)将锌盐加入到无水乙醇中，磁力搅拌30分钟，滴加酸，再次搅拌30分钟后，逐滴加入有机钛化合物，烘干过夜，得前驱体；

2)将前驱体研磨，在惰性气体环境下进行高温煅烧，自然冷却，得钛酸锌含氧缺陷光催化剂。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤1)中，所述锌盐为六水合硝酸锌。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤1)中，所述酸为冰醋酸。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤1)中，所述有机钛化合物为钛酸四正丁酯。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤1)中，按摩尔比，锌原子:钛原子＝1:1。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤2)中，所述高温煅烧是，煅烧温度为450-650℃，煅烧时间为2h。

优选地，上述的钛酸锌含氧缺陷光催化剂制备方法，步骤2)中，所述惰性气体为氮气。

本发明提供的钛酸锌含氧缺陷光催化剂在低温催化降解气体污染物中的应用。

优选地，所述气体污染物为异丙醇。

优选地，方法如下：于密封反应容器中，加入钛酸锌含氧缺陷光催化剂，加入异丙醇，氙灯下催化降解。

本发明的有益效果是：本发明利用锌盐和有机钛化合物制备出钛酸锌催化剂，构建出大量氧缺陷结构，氧缺陷可以活化晶格氧，吸附有机污染物，从而提高光催化活性。并且本发明所提供的制备方法，其原料廉价，操作简单，极大程度降低了成本，而且对环境无污染，实现了绿色化学，可以有效降解气体污染物。

附图说明