1.一种B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法包括:
进行供硼剂的制备,通过加热制备的所述供硼剂得到B原子、N原子,令得到的B原子、N原子与加热后的Ti粉末发生自蔓燃反应,在金属丝网沉积生成TiBN;
令生成的TiBN与O2发生氧化反应形成B2O3、TiO2,液态B2O3渗入TiO2中形成B掺杂的TiO2,同时掺杂B和N的TiO2负载在金属丝网上,即得到B、N共掺杂TiO2光催化剂。
2.如权利要求1所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,步骤一中,所述供硼剂的制备方法包括:
首先,按质量百分数称取6wt%B、4wt%B4C、10wt%B‑Fe、3wt%Al2O3、7wt%Si、10wt%木炭和60wt%石墨的粉末,过50‑150目筛;
其次,将称取的B、B4C、B‑Fe、Al2O3、Si、木炭和石墨的粉末填装至混料机,混合24h,得到供硼剂。
3.如权利要求1所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,所述B原子、N原子与加热后的Ti粉末发生自蔓燃反应,在金属丝网沉积生成TiBN化学式如下:
2Ti+N2+2B=2TiBN。
4.如权利要求1所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,所述生成的TiBN与O2发生氧化反应形成B2O3、TiO2化学式如下:
2TiBN+3.5O2=2TiO2(s)+B2O3(l)+N2(g);
其中,s、l和g分别表示固体、液体和气体。
5.如权利要求1所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法包括以下步骤:步骤一,进行供硼剂的制备;将制备的供硼剂放置于供硼室内,同时将预先获取的钛粉末和金属丝网放置于反应室内,盖上供硼室和反应室盖板,并关闭所有阀门;
步骤二,将所述供硼室、反应室抽真空至‑0.1MPa;向真空的供硼室中注入氮气与氧气;
气体注入结束后,控制供硼室进行加热;同时控制反应室进行加热;
步骤三,判断反应室的温度是否达到预设阈值,若达到,则向供硼室中充入氮气,打开供硼室、反应室的连接阀门,令供硼室中的由供硼剂加热生成的B原子、N原子从供硼室进入反应室,同时与钛粉末和金属丝网反应,在金属丝网上沉积TiBN薄膜;
步骤四,判断反应室达到预设阈值是否超过1.5h,若超过,则停止向供硼室充入氮气,同时关闭供硼室、反应室的连接阀门,并向反应室中注入氧气,令沉积的TiBN薄膜发生氧化反应,保温1.0‑1.5h之后停止注入氧气;
步骤五,待合成装置降温至室温时,打开排气阀,再打开盖板,取出负载有B、N共掺杂TiO2光催化剂的金属丝网,即可。
6.如权利要求5所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,步骤一中,所述预先获取的钛粉末的纯度为99%、粒度为200目;
步骤一中,所述注入氮气与氧气包括:充入95%的N2和5%O2至真空压力表为+0.1MPa。
7.如权利要求5所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法,其特征在于,步骤二中,所述控制供硼室与反应室的加热包括:将供硼室的温度加热至850℃,保温时间1h;将反应室温度加热至580℃±10℃,保温时间30min;
步骤三中,所述反应室温度预设阈值为580℃。
8.一种利用权利要求1~7任意一项所述制备方法制备的B、N共掺杂TiO2光催化剂。
9.一种实施如权利要求1‑7任意一项所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法的B、N共掺杂TiO2光催化剂合成装置,其特征在于,所述B、N共掺杂TiO2光催化剂合成装置设置有:
氧气瓶、氧气流量计、氮气流量计、供硼室盖板、第一热电偶、供硼管、第一真空压力表、氮气进气阀门、氧气进气阀门、进气管、控制阀、反应室盖板、第二热电偶、放气阀、真空泵、出气管、排气阀、第二真空压力表、加热电阻丝、反应室、金属丝网、钛粉末、物料托盘、物料支架、供硼气氛控制阀门、耐火砖、供硼室、活性硼原子、供硼剂、过滤网、氮气瓶、第三真空压力表。
10.一种半导体光催化材料器件,其特征在于,所述半导体光催化材料器件由权利要求
1‑7任意一项所述B、N共掺杂TiO2光催化剂负载化制备方法制备。