[发明专利]一种复合银钛催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合银钛催化剂的制备方法，属于环境保护中污水处理技术领域。

背景技术

传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。1972 年开始发现TiO₂氧化活性较高，化学稳定性好，对人体无毒害，成本低，无污染，应用范围广，因而最受重视，但是TiO₂的禁带宽度较大（例如锐钛矿TiO₂的禁带宽度Eg=3.2 eV），仅能吸收紫外光区（波长小于387 nm）的光，对太阳能的利用效率较低。

纳米贵金属作为纳米材料的一个重要组成部分, 在化学催化、能源、电子和生物等领域有着广阔的应用前景, 得到了越来越广泛的重视。利用纳米Ag₂O对TiO₂纳米粒子进行改性，如在其表面负载，就有可能通过影响TiO₂导带的电子行为而影响敏化光催化过程的效率。利用TiO₂表面的贵金属簇将激发态染料分子注入到TiO₂导带上的电子俘获，然后在贵金属簇的表面发生电子和吸附氧的反应，该过程促进了导带电子和染料正离子自由基的分离并抑制电荷复合，从而提高染料的光催化效率。

传统的复合方法是以某种物质为基体，然后再在此基体上通过物理接触负载上另一种物质，两种物质结合不够紧密，容易分离，不能充分发挥降解效率。

水滑石类化合物（LDHs）是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为：[M²⁺_1-xM³⁺x (OH)₂]^x+ [(A^n- )_x/n·mH₂O]，其中M²⁺和M³⁺分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg^2＋、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三价阳离子均可以形成水滑石；A^n–为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)₂，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M²⁺可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M³⁺同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种复合银钛催化剂的制备方法，将氧化银和氧化钛制备成纳米片层相互交错在一起，利于吸附，既可以保持其纳米效应又可以利于沉淀分离。

本发明的技术方案是采用如下步骤：先称取一定质量的硝酸银、四硝酸钛和尿素配成溶液，使Ag⁺、Ti⁴⁺、尿素的摩尔比为2：1：10～4：1：10，溶液中Ag⁺、Ti⁴⁺离子总浓度为4~6mol/L，然后将该溶液倒入水热釜中，将水热釜置于烘箱120~130℃晶化24~36 h，冷却至室温，抽滤洗涤至中性，滤饼80~90℃干燥8~12 h，得到银钛型类水滑石；最后将得到的银钛型类水滑石在450~550℃下焙烧3~4h，制得层状复合银钛催化剂。

本发明的有益效果是：

1. 催化剂本身结构为层状，比表面积大、宏观颗粒在微米到毫米间，但微观为纳米材料。

2. 催化剂形成纳米层结构，具有纳米效应，有利于发挥催化效应。

3. 层状结构有利于形成较大的比表面积，可以促进吸附，进而让催化效果更好。