[发明专利]一种易再生选择性吸附-光催化复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于环境材料领域，具体涉及一种易再生选择性吸附-光催化复合材料及其制备方法。 

背景技术

近年来环境污染问题日趋突出，已成为阻碍社会生产力发展和影响人民身体健康的重要原因，因而有效的利用现有技术开发新型实用的环保技术是21世纪影响人类生存和健康的战略性课题。在影响人类健康的环境污染中，室内空气污染因其不易被察觉而容易被人们忽视。事实上人们每天平均大约有80％以上的时间在室内度过，虽然室内污染物的浓度较低，但由于接触时间很长，故其累积接触量很高。导致室内空气污染的污染源较多，其中影响人体健康的主要污染物有：甲醛、苯、甲苯等挥发性有机污染物，它们是导致多种恶性病和慢性病发生的重要原因。目前，治理室内污染的方法有吸附法、臭氧氧化法、光催化法、高压负离子分解法等。吸附法是最常用的空气净化技术，其优点是安全、便利、价廉，能够快速去除污染物，缺点是存在二次污染。光催化技术能够彻底降解有机污染物，减少二次污染，其缺点是光催化剂比表面积小，量子效率低，难以实现对空气中的有机污染物的低浓度富集，因此光催化效率较低。 

因此，针对当前室内空气净化中存在的问题，我们开发了一种含吸附剂和光催化剂的复合材料，即易再生纳米介孔疏水型高容量吸附剂。利用吸附剂快速吸附有机污染物，而光催化剂在自然光照射下矿化所吸附的有机污染物，消 除二次污染，并使吸附剂保持高效工作。 

发明内容

本发明目的是提出一种易再生选择性吸附-光催化复合材料及其制备方法，以该方法制备的介孔疏水型高容量吸附剂材料能利用吸附剂快速吸附有机污染物，同时光催化剂在自然光照射下矿化所吸附的有机污染物，消除二次污染，并使吸附剂保持高效工作。 

本发明的技术方案为：一种易再生选择性吸附-光催化复合材料，比表面积在385～673m²/g，TiO₂以颗粒的形式负载于吸附剂的表面，TiO₂为锐钛矿的晶相结构，粒径为8～15nm；吸附剂为多孔SiO₂或ZSM-5分子筛。 

这种易再生选择性吸附-光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤： 

(1)将一定量的TiCl₄加入到叔丁醇和乙醚的混合溶液中(可在室温下进行)，然后搅拌30～60分钟；TiCl₄与叔丁醇和乙醚的混合溶液的体积比为1∶40～1∶400；所述的叔丁醇和乙醚的混合溶液中，叔丁醇和乙醚的体积比为1∶3～3∶1，优选为1∶3～1∶1； 

(2)再将一定量的吸附剂(多孔SiO₂或ZSM-5分子筛)加入到上述混合溶液中，超声分散5～10分钟；所述吸附剂与TiCl₄的用量比为0.1～10g/ml； 

更优选的，混合溶液与吸附剂的体积质量比为20～400ml/g； 

(3)将步骤(2)得到的混合液在80～100℃条件下处理8～12小时，离心或过滤取出固体后洗涤即得到易再生选择性吸附-光催化复合材料，不需要再进行后续焙烧。 

根据上述方法制得的易再生选择性吸附-光催化复合材料，TiO₂以小于15nm颗粒的形式负载于吸附剂的表面，TiO₂为锐钛矿的晶相结构，复合材料的比表面积在385～673m²/g。 

本发明采用原位醇热技术在吸附剂(多孔SiO₂或ZSM-5分子筛)样品上负载TiO₂，制备吸附-光催化复合材料。通过控制TiCl₄、醇、乙醚和吸附剂的比例，可制备不同量TiO₂负载量的吸附-光催化复合材料。该复合材料在模拟污染物降解实验中，通过先吸附再降解的模式可在短时间内快速消除有机污染 物，同时在有水存在时，可优先吸附有机物，并具有良好的使用寿命和再生能力。将叔丁醇替换为其他醇(甲醇、乙醇、苯甲醇)则无法得到所需样品。 

醇热温度为80～100℃，如高于100℃所得无法得到所需样品。