[发明专利]多孔材料外负载TiO2-X/Csulf复合体及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及多孔材料外负载TiO₂-X/C_surf.复合体及其制备工艺，属于功能 材料领域。

背景技术

TiO₂因其生物惰性和化学惰性、不会发生光腐蚀和化学腐蚀，价格低廉等 优点，而被证明是应用最为广泛的一种光催化剂。由于TiO₂的电子分布特征 在于其导带和价带之间有带隙的存在。当受到光照时，只要光子的能量等于 或超过半导体的带隙能(hv≥E_g)，就能使电子从价带跃迁到导带，从而产 生导带电子和价带空穴。在空间电荷层的电场作用下，导带的自由电子迅速 迁移到半导体微粒表面而转移给溶液中的氧化组分，从而光生电子与空穴经 过一系列反应形成羟基自由基·OH，它可以氧化几乎所有的有机物。因此， 其在环保领域(如废水废气处理)具有强大的应用前景。反应过程如下：

TiO₂+hv→h⁺+e^-

H₂O+h⁺→·OH+H⁺

e^-+O₂→O₂^-·

H⁺+O₂^-·→HO₂·

2HO₂·→H₂O₂+O₂

H₂O₂+O₂^-·→·OH+OH^-+O₂

h⁺+OH^-→·OH

h⁺+org→中间体→CO₂+H₂O

·OH+org→中间体→CO₂+H₂O

然而，由于TiO₂带隙较宽(约3.2eV)，其吸收的阈值波长小于400nm，对 太阳光的利用率不高；影响了TiO₂多相光催化反应的实用化和产业化进程。 研究发现，通过过渡金属掺杂或半导体氧化物复合可以提高TiO₂光催化活性 和可见光利用率。因此，纳米TiO₂-X(X：过渡金属)掺杂光催化材料也就成 为光催化领域的研究热点之一。但是，制备的TiO₂-X纳米粉体、纳米纤维， 由于颗粒细微，在水溶液中容易团聚、不易沉降，催化剂难以分离回收，催 化剂活性成分损失大，不利于催化剂的再生和再利用；纳米薄膜由于其比表 面积比较小，光催化活性和光催化效率不高，也影响和限制了其实际应用。 为此，近年来对具有负载结构的掺杂氧化钛光催化剂的制备和光催化性能研 究受到了人们的高度重视。多孔炭因具有化学性能稳定、价格低廉、吸附力 适度等特性，在氧化钛负载化研究中成为一种理想的载体材料。但迄今为止， 大量的工作还主要集中在氧化钛沉积于多孔材料制备方面。我们知道，TiO₂只有在受到光照活化后才具有光催化活性，而紫外光的穿透能力弱。因此， 炭孔隙内的TiO₂是不具备光催化活性的；此外，TiO₂沉积在孔隙里，使载体 的比表面积下降，消弱了采用负载化提高比表面积来增强催化活性的效应， 影响和制约了其工业化生产和实际应用。但值得关注的是，迄今还没有制备 多孔材料(炭)外负载TiO₂-X复合纳米光催化材料的有效方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供 一种抗菌性能好、无毒性、比表面积大、强度高、加工工艺性好、制备工艺 简单、易于工业化生产的多孔材料外负载TiO₂-X/C_surf.复合体及其制备工艺。