一种用于光催化的铋-氧化钛纳米线材料及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104645965A(43)申请公布日2015.05.27(21)申请号201510121107.6C02F1/32(2006.01)(22)申请日2015.03.18(71)申请人重庆文理学院地址402160重庆市永川区红河大道319号(72)发明人陈俊芳陈源卢秋菊张敏陈冬玲潘远均徐斌刘碧桃刘代军涂铭旌(74)专利代理机构重庆弘旭专利代理有限责任公司50209代理人李靖(51)Int.Cl.B01J23/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种用于光催化的铋-氧化钛纳米线材料及制备方法(57)摘要本发明涉及一种用于光催化的铋-氧化钛纳复合米线及制备方法，属于无机纳米材料领域。铋-氧化钛纳复合米线的制备为：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硝酸铋加入到N-N二甲基酰胺（DMF）中，磁力搅拌一段时间后加入钛酸四丁酯和乙酰丙酮，再持续搅拌6小时以上，得到透明稳定的溶液。将溶液在静电纺丝发生装置中于一定条件下进行电纺，得到的电纺前驱纳米纤维首先在马弗炉中进行空烧以除去有机物。冷却至室温后，再放入管式炉中于氢气气氛下还原烧结。本方法节能环保，条件易于控制，成本低廉，容易大规模工业化生产。得到的铋-氧化钛纳米线在光照下对甲基橙表现出良好的降解活性，反应20min时甲基橙降解率达到95%以上，在污水处理方面具有广阔的应用前景。CN104645965ACN104645965A权利要求书1/1页1.一种用于光催化的铋-氧化钛复合纳米线材料，其特征在于该材料微观结构为直径约200nm的线状结构，成分为JCPDS编号44-1246的铋金属和编号为21-1272的金红石结构的氧化钛。2.如权利要求1所述的氧化锌纳米片材料的制备方法，其特征在于具体合成步骤如下(1)首先，将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硝酸铋加入到N-N二甲基酰胺（DMF）中，磁力搅拌一段时间后加入钛酸四丁酯和乙酰丙酮，再持续搅拌6小时以上，得到透明稳定的溶胶；(2)将步骤（1）所述溶胶溶液在静电纺丝发生装置中于一定条件下进行电纺；(3)将步骤(2)得到的电纺前驱纳米纤维首先在马弗炉中以5℃/min的升温速率进行空烧以除去有机物；(4)冷却至室温后，放入管式炉中于氢气气氛下还原烧结。3.如权利要求2所述的铋-氧化钛纳米线的制备方法，其特征在于采用一种静电纺丝发生装置进行制备，该方法节能环保，条件易于控制，成本低廉，容易大规模工业化生产。4.如权利要求2所述的铋-氧化钛纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤（1）中溶液必须持续搅拌至透明稳定。5.如权利要求2所述的铋-氧化钛纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤（2）中电纺过程必须在一定条件下进行，其中包括：环境温度大于20℃，湿度小于85，纺丝电压8~25KV,针头直径0.6~1.2mm，针头与接收器距离15~25cm。6.如权利要求2所述的铋-氧化钛纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤（3）中在马弗炉中焙烧过程采用阶段程序升温，先以5℃/min的加热速率从室温加热至200℃，然后继续以10℃/min的加热速率升温至600℃焙烧2h，最后自然冷却到室温。7.如权利要求2所述的铋-氧化钛纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中在管式中焙烧过程采用氢气气氛焙烧，以5℃/min的加热速率从室温加热至200℃，然后继续以10℃/min的加热速率升温至600℃焙烧2h，最后自然冷却到室温。2CN104645965A说明书1/3页一种用于光催化的铋-氧化钛纳米线材料及制备方法技术领域[0001]本发明属于无机纳米材料和环境污染治理技术领域，具体涉及一种可用于降解污染物（染料）的具有高效光催化活性的铋-氧化钛纳米线材料及制备方法。[0002]背景技术[0003]随着人口的急剧膨胀和工业的快速发展，环境污染问题已经成为影响人类生产、生活的首要问题。各国政府都将环境污染治理列为现阶段以及未来几年的头等大事。特别是印染行业中甲基橙等大量水溶性偶氮染料的大量排放，使人类赖以生存的水质日益恶化。这些污染物质多难生物降解，一旦进入水体，由于其在水体中自然降解过程缓慢，其危害性延滞较长。光催化反应可以将污染物在光照条件下完全矿化为各种无机离子，因此在环境治理方面得到了广泛关注，关于光催化剂的研发，成为目前国内外的研究热点。[0004]纳米氧化钛由于具有尺寸小、比表面积大、表面原子配位不全等特点，从而导致其表面的活性位较多，形成了凸凹不平的原子台阶，在作为催化剂使用时可以增大与反应物的接触面积，因此，和传统催化剂相比，具有更高的催化活性。在光催化领域，纳米氧化钛作为催化剂时能使水中的有害有机物质最终分解，避免其对环境的污染。研究表明，纳米氧化钛的反应速度是大块氧化