[发明专利]一种泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种二氧化钛光催化剂的制备方法，具体说，是涉及一种泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法，尤其是一种低密度、高活性泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，二氧化钛(TiO₂)以其无毒、催化活性高、化学稳定性好、价廉易得及可直接利用太阳光等优点受到人们的重视，并成为典型的光催化剂。另外，泡沫状结构由于具有极大的比表面积，具有一些优于本体材料的特殊性质，因此泡沫型二氧化钛光催化剂日益引起了科研工作者的广泛关注。目前，泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法有：将二氧化钛粉体负载到泡沫载体上，该方法存在的最大缺陷是负载的二氧化钛容易脱落且光催化活性位不易暴露；在非水体系中，以异丙氧钛为原料，高分子表面活性剂为软模板合成二氧化钛泡沫状颗粒，该方法工艺条件要求严格，价格昂贵，难以规模化生产；以商业化纳米二氧化钛、过氧化氢、十六胺为原料合成二氧化钛泡沫状颗粒，该方法在成膜过程中难以保持原有的泡沫状结构，因此难以发挥泡沫状结构材料的优势；以阳极氧化的二氧化钛为模板，通过水热法合成具有不同形貌的泡沫状二氧化钛薄膜，该方法在成膜过程中也很难保持原有的泡沫状结构，且反应时间长、工艺条件要求严格。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术所存在的缺陷，提供一种操作简便、成本低廉及泡沫状结构稳定的泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法，为制备一种低密度、高活性泡沫型二氧化钛光催化剂提供一条新途径。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供的泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

a)配置前驱体溶液：在15～30℃，首先将丙三醇滴入有机溶剂或水中，然后在剧烈搅拌下加入钛的前驱物，其中：钛的前驱物与丙三醇的摩尔比为(1∶8)～(1∶160)，丙三醇与有机溶剂或水的体积比为(2∶1)～(1∶2)；

b)将步骤a)制备的前驱体溶液转移到马弗炉中进行发泡：首先以2～20℃/min的升温速率升温到350～800℃，然后保温2～6小时；

c)自然冷却到室温，即得泡沫型二氧化钛光催化剂。

所述有机溶剂是指非丙三醇的醇溶剂，尤其是指一到四个碳原子的一元或多元醇溶剂，如甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇等。

所述钛的前驱物优选四氯化钛、钛酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸异丙酯及硫酸氧钛中的任一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明由于采用直接加热法，使溶胶直接在马弗炉中稠化发泡、同时高温烧结，从而有效克服了泡沫状结构的不稳定性，得到具有较高的结晶度和稳定性好的泡沫型二氧化钛光催化剂，且其比表面积最高可达130m²/g，最低密度可达5kg/m³。另外，本发明的制备方法还具有操作简单、原料易得、成本低廉、可控性强及生产效率高等优点，可大规模工业化生产；且由于泡沫状结构稳定，能进行机械切割成各种形状，因此也有利于在气相反应中作为填料并保持泡沫状态。

附图说明

图1为本发明所制备的泡沫型二氧化钛光催化剂的宏观照片；

图2为本发明所制备的泡沫型二氧化钛光催化剂的显微照片；

图3为本发明所制备的泡沫型二氧化钛光催化剂的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供的泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

a)配置前驱体溶液：在室温，首先将丙三醇滴入无水乙醇中，然后在剧烈搅拌下加入四氯化钛，其中：四氯化钛与丙三醇的摩尔比为1∶8，丙三醇与无水乙醇的体积比为1∶1；

b)将步骤a)制备的前驱体溶液转移到马弗炉中进行发泡：首先以2℃/min的升温速率升温到350℃，然后保温2小时；

c)自然冷却到室温，即得泡沫型二氧化钛光催化剂。

经检测：所制备的泡沫型二氧化钛光催化剂的比表面积为130m²/g，密度为5.0kg/m³。

实施例2

本实施例提供的泡沫型二氧化钛光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

a)配置前驱体溶液：在室温，首先将丙三醇滴入无水乙醇中，然后在剧烈搅拌下加入四氯化钛，其中：四氯化钛与丙三醇的摩尔比为1∶50，丙三醇与无水乙醇的体积比为1.5∶1；