[发明专利]一种负载型二氧化钛光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种负载型TiO₂光催化剂，其特征在于，该光催化剂以有序大孔炭为载 体，以TiO₂为活性组分，以催化剂的重量为基准，有序大孔炭含量为 30w％-95w％，TiO₂含量为5w％-70w％；催化剂的平均孔径为30nm-900nm，比 表面积为400m²/g-2000m²/g，并具有三维交联孔道；

所述光催化剂是通过如下方法制备的：1)二氧化硅模板的组装：首先合成 二氧化硅胶体微球，并将之组装为有序的密堆体，构成胶体晶体，将胶体晶体 经干燥和烧结处理后得到二氧化硅模板；其中所述的烧结处理条件为：以不大 于20℃/分钟的速度将胶体晶体升温至500℃-950℃，恒温10分钟-400分钟，然 后自然冷却到室温；2)有序大孔炭载体的制备：将步骤1)所得到的二氧化硅 模板浸入到含有炭前驱物的溶液中，经过吸附、干燥、炭化、除去模板，得到 有序大孔炭载体；3)TiO₂的固载化：将步骤2)制备的大孔炭载体浸入TiO₂溶 胶中进行吸附，经干燥和焙烧处理，得到以有序大孔炭为载体的负载型TiO₂光 催化剂；其中所述TiO₂溶胶的配制方法为：在室温下将一定量的钛酸正丁酯加 入到总醇量1/2的无水乙醇中，搅拌均匀，得到透明的黄色溶液①；在室温下将 另外占总醇量1/2的无水乙醇、冰醋酸、蒸馏水充分混合，形成溶液②；将溶液 ①置于水浴保温的反应器中，20℃-60℃恒温下磁力搅拌，再将溶液②缓慢滴加 到溶液①中，得到均匀透明的TiO₂溶胶。

2.按照权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述催化剂的平均孔径 为50nm-500nm，比表面积为450m²/g-1500m²/g。

3.权利要求1所述负载型TiO₂光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)二氧化硅模板的组装：首先合成二氧化硅胶体微球，并将之组装为有序 的密堆体，构成胶体晶体，将胶体晶体经干燥和烧结处理后得到二氧化硅模板；

其中所述的烧结处理条件为：以不大于20℃/分钟的速度将胶体晶体升温至 500℃-950℃，恒温10分钟-400分钟，然后自然冷却到室温；

2)有序大孔炭载体的制备：将步骤1)所得到的二氧化硅模板浸入到含有 炭前驱物的溶液中，经过吸附、干燥、炭化、除去模板，得到有序大孔炭载体；

3)TiO₂的固载化：将步骤2)制备的大孔炭载体浸入TiO₂溶胶中进行吸附， 经干燥和焙烧处理，得到以有序大孔炭为载体的负载型TiO₂光催化剂；

其中所述TiO₂溶胶的配制方法为：在室温下将一定量的钛酸正丁酯加入到 总醇量1/2的无水乙醇中，搅拌均匀，得到透明的黄色溶液①；在室温下将另外 占总醇量1/2的无水乙醇、冰醋酸、蒸馏水充分混合，形成溶液②；将溶液①置 于水浴保温的反应器中，20℃-60℃恒温下磁力搅拌，再将溶液②缓慢滴加到溶 液①中，得到均匀透明的TiO₂溶胶。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的合成二 氧化硅胶体微球采用微乳液法。

5.按照权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中 所述的含有炭前驱物的溶液浓度为5w％-50w％，所述的炭前驱物选自蔗糖、葡 萄糖、酚醛树脂、糠醛、糠醇、聚丙烯腈和石油沥青中的一种或其混合物。

6.按照权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中 所述的干燥是指在60℃-150℃温度下干燥30分钟-500分钟。

7.按照权利要求3所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)所 述的炭化是指将复合物在N₂或其它惰性气氛中于550℃-950℃下焙烧30分钟 -400分钟。