[发明专利]介孔分子筛(MMS)负载S2O82-/TiO2可见光催化剂的制备

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，涉及一种可见光下具有高效光催化降解有机污染物能力的催化剂的制备。更具体地说，是介孔分子筛(MMS)负载过硫酸根改性的纳米二氧化钛(S₂O₈²-/TiO₂)的制备。 

背景技术

1972年，A.Fujishima和K.Honda在n型半导体TiO₂电极上发现了水的光电催化分解作用。以此为契机，人们开创了多相光催化研究的新纪元。如今利用半导体光催化材料，尤其是使用TiO₂光催化降解水中的有机污染物的多相光催化过程已成为一种理想的环境治理技术。但由于常规的二氧化钛在光催化作用时，其光生电子和空穴在极短的时间内重新结合，导致量子效率低，表面反应速率低；另外，常规的二氧化钛需要波长小于387nm的紫外光才能起到光催化作用；这大大限制了二氧化钛的实际应用。为了提高TiO₂对太阳光的利用率，将其光响应范围拓展到可见光区，制备可见光下具有高活性的TiO₂是应用TiO₂光催化技术的关键课题之一。 

2008年中国发明专利CN101428853A公开了一种板钛矿型TiO₂粉体光催化剂的制备方法，其在可见光下对罗丹明B(RhB)具有一定的降解活性，表现为RhB经3小时降解脱色，主峰因脱乙基蓝移。 

1999年中国发明专利CN1208670A公开了硫酸根改性的二氧化钛强酸光催化材料，2006年CN1850333A公开了具有优良光催化性能、比表面积大、表面酸强度高的一种介孔TiO₂光催化材料。它们光催化氧化分解有机物的光催化效率远远高于一般的二氧化钛光催化材料。其活性高的主要原因是SO₄^2-的负载，使之成为具有表面酸特性的二氧化钛光催化材料；同时SO₄^2-的负载，在二氧化钛表面的S＝O键起到了较强的的电子诱导作用，它不仅可以有利于光生电子和空穴对的分离，还可延长光生电子和空穴重新结合的时间，有效提高了光催化活性。 

2012年张金龙等在Applied Catalysis B：Environmental 115-116(2012)253～260发表文章，采用低温溶剂热方法合成了SO₄^2-修饰的纳米TiO₂固体催化剂。研究结果表明：S的掺杂使TiO₂的光响应进入了可见光区，其对苯酚具有很好的降解性能。文献(物理化学学报，25(2009)1347-1351)则报道：降低TiO₂颗粒尺寸可以增加单位质量活性位的个数，提高材料的比表面积可以增强TiO₂对染料的吸附，从而明显改善TiO₂的光降解性能。将TiO₂负载在介孔材料上即可同时达到以上两个目的。研究结果表明，将TiO₂担载在MCM-41分子筛上，其在紫外光下降解罗丹明B性能较商用P-25型TiO₂有了明显提高。 

发明内容

结合最新研究进展。本发明提供了一种介孔分子筛(MMS)负载S₂O₈^2-改性的纳米TiO₂光催化材料(S₂O₈^2-/TiO₂-MMS)的制备方法，由于S₂O₈^2-对金属氧化物成酸的促进作用明显优于SO₄^2-。所得催化剂具有一定的比表面积、高的表面酸强度及优良的可见光催化降解性能，可应用于工业废水中有机污染物的处 理。 

附图说明

附图1可见光下不同样品光催化降解RhB的降解效率； 

附图2S₂O₈²-/TiO₂-MCM-41可见光下光催化降解RhB不同时间内的照片和相应的UV-vis吸收曲线； 

具体实施方式