[发明专利]海绵钛负载TiO2光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于半导体光催化技术领域，涉及一种海绵钛负载TiO₂光催化剂及其制备方法。

背景技术：

光催化技术是一项新的环境治理技术，在废水降解中，它具有能耗低、操作简便、反应条件温和、可减少二次污染和可连续工作等优点，日益受到人们的重视。纳米TiO₂粉体，历经30多年的研究，已被证实为一种高效、无毒、稳定的光催化材料，无论是在溶液还是在气相反应中，都有着良好的光催化活性。但是，由于纳米TiO₂颗粒细微，易于团聚、不易沉降、难以回收，不利于催化剂的再生和再利用，给实际应用带来很大的困难。为了解决上述问题，人们利用化学气相沉积法、磁控溅射法和溶胶-凝胶法等技术，制备了各种负载型的TiO₂粉末与薄膜光催化剂。很多研究采用硅胶、沸石、活性碳、多孔陶瓷、多孔氧化铝等多孔材料来做为负载型TiO₂载体。如：中国专利CN1451473A一种表面键联型TiO₂/SiO₂光催化剂的制备方法，将干燥的多孔硅胶浸渍在钛酸四丁酯的环己烷溶液中反应10～20小时，然后在50℃以下蒸发掉环己烷，样品在80～120℃干燥后，在空气于350～500℃中燃烧4～8小时，钛酸四丁酯被氧化为TiO₂，冷却，制得纳米级锐钛矿型氧化钛，通过Ti-O-Si键负载在多孔硅胶的表面，得到表面键联型TiO₂/SiO₂光催化剂。

中国专利CN1265939A负载型二氧化钛光催化剂的制备方法，用浸渍法在多孔硅胶上制得TiO₂/SiO₂光催化剂，对活性艳红进行脱色反应，结果表明TiO₂既保存了原有的化学结构，又与多孔硅胶形成化学键的联结，对活性艳红的光催化脱色具有很高的光催化活性。

中国专利CN101513609A一种用于水处理的光催化剂及其制备和应用，是由纳米二氧化钛修饰硅粉而得，所述硅选自单晶硅或多晶硅中的一种，所述纳米二氧化钛由60～80％锐钛矿相与20～40％金红石相二氧化钛组成。由于将二氧化钛负载于硅粉表面，有利于光生载流子和电子的分离，促进了催化剂对可见光的吸收和利用。在催化剂的制备中，通过改变焙烧温度控制二氧化钛中锐钛矿相与金红石相的比例，因此有效提高了催化剂的催化性能。催化剂对水中甲苯等苯系物具有良好的光催化氧化性能，其中对甲苯的去除率可达到90％以上。催化剂重复使用9次，苯系物去除率仍大于80％，催化剂回收利用率达到90％以上，具有催化效率高且速度快，反应温和，易于操作等特点。

汪嫒嫒等人，TiO₂/SiO₂光催化剂制备及对造纸蒸煮黑液降解的研究，《上海造纸》2006(37)1，以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为源，通过溶胶-凝胶的方法，合成表面键联型TiO₂/SiO₂光催化剂，是将预水解正硅酸乙酯(TEOS)得到的SiO₂溶胶与钛酸四丁酯(TBOT)、无水乙醇、异丙醇缓慢混合，剧烈搅拌下水解1h，80℃回流2h，得到TiO₂/SiO₂复合凝胶，室温老化，烘干，一定温度下煅烧即可得到TiO₂/SiO₂粉末，TiO₂/SiO₂质量比分别为98∶2，90∶10，70∶30，50∶50等。降解蒸煮废液最适宜的条件是溶液pH值在5.0～5.5，加入500～600℃煅烧的TiO₂/SiO₂(98∶2)光催化剂10g/L光解时间为6h。

徐瑞银，宋存义，TiO₂/SiO₂光催化剂制备及对偶氮染降解的研究，《能源环境保护》2004(18)6，以多孔硅胶为基质，钛酸四丁酯和环己烷为源，通过浸渍的方法，合成了表面键联型TiO₂/SiO₂光催化剂，通过Zeta电位、BET和粒度分析、XRD分析、F13R分析，确定氧化钛是通过Ti-O-Si键的联结负载在多孔硅胶表面上。并探讨了催化降解条件的变化对降解活性艳红、活性亮橙和阳离子红的影响，最后确定了TiO₂/SiO₂催化降解偶氮染料的最佳工艺条件。