[0031] 现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
[0032] 实施例1~实施例5
[0033] 本实施例提供的珊瑚状TiOF2光催化剂的制备方法包括以下步骤:
[0034] 1)通过一步水热法合成制备立方体TiOF2前驱体,备用;
[0035] 1.1)将冰乙酸CH3COOH和氢氟酸HF按照体积比加入至聚四氟乙烯内胆中,25℃搅拌5min,得到混合溶液A;
[0036] 1.2)以每秒两滴的速度将钛酸四丁酯TBOT加入到溶液A中,25℃搅拌1h,得到白色悬浮液;钛酸四丁酯TBOT与冰乙酸CH3COOH体积比为1:2;
[0037] 1.3)将聚四氟乙烯内胆置于高压反应釜中,反应得到的产物经冷却至25℃、用乙醇和超纯水洗涤、干燥后得到立方体TiOF2前驱体;
[0038] 2)通过碱性水热法合成珊瑚状TiOF2;
[0039] 具体的,在聚四氟乙烯容器中,将制备的立方体TiOF2前驱体分散于NaOH溶液中,25℃搅拌1h;并将容器置于高压反应釜中反应、冷却至25℃得到产物,并用HCl溶液洗涤产物,直至洗涤滤液pH小于7,得到样品;
[0040] 3)继续用无水乙醇和水洗涤样品,直至洗涤滤液pH为7,样品干燥得到珊瑚状TiOF2。
[0041] 实施例1~实施例5提供的制备方法步骤相同,但是5个实施例中,各步骤采用的制备参数有所不同,具体参数如表1所示。
[0042] 表1实施例1~实施例5各制备参数
[0043]
[0044]
[0045] 在实施例1~实施例5中,选择实施例1提供的参数制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,并对其性能进行试验研究,进一步说明本发明制备的珊瑚状TiOF2光催化剂性能优越性。
[0046] 试验1XRD
[0047] 试验组:实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂;
[0048] 对比组:立方体TiOF2;
[0049] 采用多晶X射线衍射仪(XD‑3,北京普析通用仪器有限公司)分别对试验组和对比组进行X射线衍射分析,得到XRD图谱(如图1所示);
[0050] 通过图1可以看出,2θ=23.69°、33.54°、48.11°、54.15°、60.02°和66.98°处的衍射峰归因于立方体TiOF2的{100}、{110}、{200}、{210}、{211}、{220}面(JCPDS no.080060)。证实了我们制备出结晶度良好的TiOF2。
[0051] 试验2SEM
[0052] 对实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(German Zeiss sigma 500)进行扫描电镜试验分析进行扫描电镜试验分析,得到SEM图谱(如图2和图3所示)。
[0053] 从图2和图3可以看出,TiOF2是由较小的纳米颗粒(20‑30nm)聚集成棒状从而呈现出珊瑚状的结构。
[0054] 试验3BET
[0055] 对实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,采用高精度比表面积及孔径分析仪(JW‑BK122W,北京精微高博科学技术有限公司)进行比表面积和孔径分析试验,得到BET曲线图和BJH孔径分布图,如图4所示。
[0056] 从图4分析可知,珊瑚状TiOF2光催化剂显示出IV型等温线和H3型磁滞环,表明介2
孔结构的存在。这表明固体由形成狭缝状孔的颗粒聚集体组成。比表面积为125.3m /g,孔
3
体积为0.15cm/g,平均孔径为7.94nm。
[0057] 试验4紫外可见漫反射光谱
[0058] 对实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,采用采用紫外可见分光光度计(Shimadzu UV‑2600,Japan)进行紫外分析试验,得到紫外反射光谱图,如图5所示。
[0059] 从图5可知,珊瑚状TiOF2对于紫外光和可见光有良好的吸收;同时根据图5得到的数据做出吸收光谱图,如图6所示。
[0060] 在图6中,做出吸收光谱图的切线,从而得到禁带宽度为2.88eV,这说明该催化剂具有较窄的带隙能,易被可见光激发产生载流子分离。
[0061] 试验5催化降解
[0062] 1)盐酸四环素降解
[0063] 分别取10mg/L、100mL盐酸四环素溶液两份,并向两份盐酸四环素溶液中分别加入0.03g实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂和立方体TiOF2前驱体,待溶液中的污染物在黑暗条件下达到吸附解吸平衡后,开启模拟太阳光分别在0min、10min、20min、30min、40min、
50min和60min下检测溶液中的盐酸四环素的含量,结果如图7所示。
[0064] 从图7可知,采用本发明制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,光催化降解30min对盐酸四环素的总去除率可达到85%以上,其降解率远高于立方体TiOF2(30%)。
[0065] 2)罗丹明催化降解
[0066] 分别取10mg/L、100mL罗丹明B溶液两份,并向两份罗丹明B溶液中分别加入0.03g实施例1制备的珊瑚状TiOF2光催化剂和立方体TiOF2前驱体,待溶液中的污染物在黑暗条件下达到吸附解吸平衡后,开启模拟太阳光分别在0min、10min、20min、30min、40min、50min和60min下检测溶液中的罗丹明B的含量,结果如图8所示。
[0067] 从图8可知,采用本发明制备的珊瑚状TiOF2光催化剂,光催化降解15min对罗丹明B的总去除率可达到90%以上,其降解率远高于立方体TiOF2(20%)。
[0068] 同时分别观察降解时间对罗丹明B溶液颜色的影响,如图9所示,催化降解15min,罗丹明B溶液颜色从初始的粉红色变为接近白透明色。
[0069] 本发明制备的珊瑚状TiOF2催化降解活性好是由于珊瑚状TiOF2具有大的比表面积,使得污染物可以迅速吸附在光催化剂表面。进一步,当模拟太阳光照射时,由于珊瑚状‑TiOF2具有可见光响应可使得载流子分离,电子与氧气作用生成·O2 ,空穴与水作用生成·OH从而对污染物产生降解,对印染废水中的罗丹明B降解率达到90%,对于抗生素废水中的的盐酸四环素降解率达到85%以上,降解效果明显。