一种共掺杂TiO2催化剂及其制备方法

本发明涉及共掺杂TiO

1.一种共掺杂TiO₂催化剂的制备方法，其特征在于，首先通过双层水热法制备金属离子掺杂的TiO₂，然后在氨气气氛下高温焙烧进行氮掺杂，得到金属和氮共掺杂的TiO₂催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，共掺杂的TiO₂催化剂中的金属含量为0.01-5wt%，氮含量为0.01-5wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧的温度为400-800℃，高温焙烧的时间为0.5-10h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在合成TiO₂时原位掺杂金属离子，然后再进行高温焙烧进行氮掺杂；优选地，所述金属离子掺杂的TiO₂为球形或类球形纳米颗粒；优选地，所述金属离子为Ni、Co、Mn、Fe、Cu、V或Cr中的1种或2种以上的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将含钛前驱体、乙醇和金属前驱体盐的均匀混合溶液放入容器中，容器外为乙醇和水混合溶液，整体在密闭容器中水热反应，得到悬浮液；(2)将步骤(1)得到的悬浮液固液分离，用去离子水洗涤得到的固体；(3)将步骤(2)分离得到的固体干燥；(4)将步骤(3)干燥得到的固体在氨气保护下高温焙烧。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述含钛前驱体为钛酸四丁酯和/或异丙醇钛；优选地，所述金属前驱体盐为Ni、Co、Mn、Fe、Cu、V或Cr的硝酸盐、氯化物或硫酸盐中的1种或2种以上的组合；优选地，所述钛前驱体与乙醇的摩尔比为1:5-20，钛前驱体与金属前驱体盐的摩尔比为1:0.0002-0.08；优选地，所述容器为开口聚四氟容器；优选地，所述乙醇和水混合溶液中，水的质量含量为1%-10%；优选地，所述水热反应的温度为150-200℃，优选反应的时间为12-48h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述固液分离为离心分离和/或抽滤；优选地，所述的洗涤为水洗多次，直至洗涤液接近中性。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述干燥在烘箱中进行；优选地，所述干燥的温度为60-110℃，干燥的时间为12-24h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的焙烧在管式炉中进行；优选地，所述焙烧条件为：以1-10℃/min的速度升温到400-800℃，保持1-4h。
10.一种权利要求1-9任一项所述方法制得的共掺杂TiO₂催化剂，其特征在于，共掺杂的TiO₂催化剂中的金属含量为0.01-5wt%，氮含量为0.01-5wt%，余量为TiO₂。