[发明专利]一种光催化型光导材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于材料领域，具体涉及一种负载掺钕纳米二氧化钛的光催化型光导材料的制备方法。

背景技术

二氧化钛光催化材料在空气净化、饮用水消毒和工业废物的处理等方面有着非常广泛的应用前景，因而引起了世界各国政府和科学家们的普遍重视。但其粉末状光催化剂在使用过程中存在分离与回收困难以及产生二次污染等问题，因而薄膜光催化剂逐渐成为一个新的研究热点。通常固定技术存在着影响催化活性、固定在载体上的催化剂量少且易脱落以及光利用率低等缺点，因此制备出具有高催化活性的纳米TiO₂及其固定技术已成为纳米TiO₂光催化材料研究的一个重要方面，是其实用化的关键。

“中国专利200610048742.7”公布了一种玻璃纤维负载光催化剂的制备方法，属于光催化技术。具有方法简便、负载的催化剂不易脱落、光催化活性高等优点，适用于空气中有机污染物、臭气等的光催化净化处理。

“中国专利200710173058.6”公布了一种具有可见光光催化活性的二氧化钛光催化剂。具有较高二氧化钛光催化反应的量子产率和更为宽泛的光相应范围(即“红移”)，为二氧化钛光催化技术进入实用性阶段奠定了基础。

“中国专利200510064453”公布了一种纳米二氧化钛涂层液及其制备方法，该涂层液为一种水溶性涂层液，包含有粒径小于20nm的TiO₂颗粒和无机水性黏附分散剂，可在各种基材表面形成的强固的薄膜，可用于抗菌自洁及除异味等多种用途。

“中国专利201010115236”公布了一种钨掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛复合粉末的制备方法，采用溶胶-凝胶和水热法结合得到钨掺杂锐钛矿型纳米二氧化钛复合粉末。具有成本低、纯度高、工艺简单、且粉末具有高可见光光催化活性的特点。

“中国专利200510095107”公布了一种弥散光纤表面负载纳米二氧化钛光催化膜的制备方法，其特征在于取外包层为硅橡胶的弥散光纤，在其表面涂覆二氧化硅膜，再将涂覆有二氧化硅膜的弥散光纤置于二氧化钛溶胶中浸渍10～60分钟，然后以1～50毫米/分钟的速度提膜，最后在100～200℃保持0.5～2小时即可在弥散光纤表面负载上纳米二氧化钛光催化膜。该方法简单、成本低、成膜质量高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效光催化性和高负载量的光催化型光导材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)配制原驱液

按体积比将16％～23％的钛酸丁酯和4％～7％的二乙醇胺加入到70％～80％的无水乙醇中充分混合得混合溶液，再向混合溶液中加入混合溶液质量1％～3％的硝酸钕，然后充分搅拌得原驱液；

2)配制滴加液

按体积比将8％～15％的水加入到85％～92％的无水乙醇中，搅拌至充分混合得到滴加液；

3)制备纳米TiO₂溶胶

在强烈搅拌下，向原驱液中滴入滴加液，继续强力搅拌制得透明纳米TiO₂溶胶，其中滴加液的体积百分比为8～10％；

4)表面处理

将高硅氧光导纤维进行超声清洗，烘干，再将其浸入强碱溶液中，之后再进行超声清洗，烘干；

5)涂敷纳米TiO₂

将高硅氧光导纤维浸入纳米TiO₂溶胶中，真空浸渍并烘干，将烘干后的高硅氧光导纤维置于马福炉中以450～600℃温度煅烧6～8小时，得到负载掺钕纳米二氧化钛的高硅氧光导纤维。

所述的水为去离子水或蒸馏水。

本发明以高硅氧纤维为载体，将掺杂钕的纳米二氧化钛负载于高硅氧纤维表面，制成一种具有高效光催化性和高负载量的光导材料。这种材料具有节能高效双重效果。稀土金属钕掺杂于纳米TiO2体系中是为了提高纳米TiO2的光催化性能，拓宽纳米TiO2的光响应范围；选用高硅氧光导纤维作为载体材料，一方面实现了纳米TiO2的固定，更主要的是想利用高硅氧光导纤维的光导特性，将激发纳米TiO2光催化性能的光源，可以由高硅氧光导纤维导入，并沿其传导，这样可以使涂敷于纤维表面的纳米TiO2充分与光接触，从而最大程度的发挥纳米TiO2的光催化性能。