一种硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法.pdfVIP

说　明　书 1/4页 一种硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复合材料及其制备方法 技术领域 [0001] 本发明涉及半导体光催化材料制备技术领域，具体涉及一种硼氮共掺杂二氧化钛 纳米管复合材料及其制备方法。 背景技术 [0002] 近年来，随着工业化的快速发展，环境污染已成为社会关注的严峻问题。特别是有 机废水如染料、芳族硝基化合物、酚和抗生素等有机污染物，由于其毒性和致癌性，给生态 系统和人类健康带来严重威胁。罗丹明B(RhB)是一种广泛用于纺织工业的有机染料，也是 环境中的重要有机污染物，如何处理环境中滞留的罗丹明B(RhB)、苯酚和TC成为人们日益 关注的问题。 [0003] 半导体光催化技术作为一门新兴技术，不仅能够光催化分解水产氢作为清洁能 源，而且还可以光催化降解污染物，越来越受到人们的普遍关注。光催化材料的合成方法是 决定光催化材料的性能和应用价值的关键因素之一，经过不同途径合成出来的光催化材料 在结构，形貌，尺寸等方面都会有一定程度的影响，而这些也会进一步使得光催化性能产生 差异。因此，如何设计合成高效的光催化剂，以进一步提高光催化性能具有重要研究意义。 发明内容 [0004] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复 合材料及其制备方法，以解决现有光催化剂合成方法复杂且光催化性能低的问题。 [0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种硼氮共掺杂二氧化钛纳米管 复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0006] (1)将二氧化钛P25和NaOH溶液混合，于130‑180℃水热处理40‑50h，然后依次采用 盐酸溶液和蒸馏水洗涤，真空烘干，制得钛酸纳米管； [0007] (2)将步骤(1)制得的钛酸纳米管、硝酸溶液和硼酸溶液混合，然后搅拌和静置，再 于80‑120℃条件下烘烤4.5‑5.5h，最后研磨，400‑500℃条件下煅烧1.2‑1.8h，制得硼氮共 掺杂二氧化钛纳米管复合材料。 [0008] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进： [0009] 进一步，步骤(1)中，二氧化钛P25和NaOH溶液的质量体积比为1‑2g：120‑150mL。 [0010] 进一步，步骤(1)中，NaOH溶液的浓度为8‑12molL。 [0011] 进一步，步骤(1)中，洗涤至洗涤液的pH值为6‑7。 [0012] 进一步，步骤(1)中，盐酸溶液浓度为0.08‑0.12molL。 [0013] 进一步，步骤(1)中，于60‑100℃条件下真空烘干6‑10h。 [0014] 进一步，步骤(2)中，钛酸纳米管、硝酸溶液和硼酸溶液的质量体积比为0.18‑ 0.22g：1.8‑2.2mL：1.8‑2.2mL。 [0015] 进一步，步骤(2)中，硝酸溶液和硼酸溶液的浓度均为0.08‑0.12molL。 [0016] 进一步，步骤(2)中，搅拌0.4‑0.6h，然后在室温静置40‑50h。 说　明　书 2/4页 [0017] 进一步，步骤(2)中，在空气气氛中煅烧。 [0018] 本发明还提供上述硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复合材料在制备光降解罗丹明B光 催化剂方面的应用。 [0019] 本发明具有以下有益效果： [0020] 1、现有的用于环境光催化的二氧化钛有两个主要缺点，导致太阳能利用效率低， 一是由于其宽带隙(3.2eV)，在可见光区域缺乏有效的吸收；二是电子‑空穴对可以很容易 地重新结合。而本发明所合成的材料由于独特的形态，使材料具有良好的导电性，促进了电 子空穴的分离和转移；同时硼和氮共掺杂可以减小TiO 带隙，缩小的带隙扩展了B‑N‑TiO 的 2 2 光学吸收，有效地提高二氧化钛的光催化活性；其次，该材料的纳米管结构具有较大的比表 面积，有利于暴露更多的光催化活性位点和吸附更多水溶液中罗丹明B(RhB)等有机污染 物，在光催化降解罗丹明B(RhB)方面表现出较高的活性，在污水处理领域具有潜在的应用 前景。 [0021] 2、本发明制备的硼氮共掺杂二氧化钛纳米管复合材料，与其他贵金属催化剂和传 统的光催化剂相比，具有独特的一维纳米管结构