[发明专利]一种高吸附负载型光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，特别涉及一种高吸附负载型光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化剂是当前最有瞩目的高级氧化环保材料之一。目前光催化剂均以粉末状或溶胶凝胶法制取的液体溶胶状形态存在。当这两种形态的光催化剂使用在水处理；空气净化和不同领域的杀菌中时，会产生固/液、固/气、甚至是固/固无法分离的难题。为此，光催化剂的固定化被认为是解决这一难题的最有效措施。目前，国内外的多个研究探讨了光催化剂的固定化方法，大多采用玻璃珠，玻璃板，光纤维，多孔硅胶和陶瓷膜等作为载体，研究的焦点集中在光催化膜层的均匀性，透明度和负载牢固性等方面，通常应用于水处理、室内装潢和建筑材料等。

作为空气进化过滤器使用的负载型光催化剂，在膜层的均匀性、负载牢固性、尤其是在气体吸附性能等方面有较高的要求，而透明度则可以不作考核。

中国发明专利CN104084183A公开了“一种粉末态光催化剂固定化方法”，所上述方法涉及在铝板上固定二氧化钛光催化剂的方法,是通过以下的步骤实现的：(A)将铝板浸入盐酸中，一段时间后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；(C)将二氧化钛粉末和水按照一定质量比混合制成二氧化钛粉末悬浊液；(D)将二氧化钛粉末悬浊液涂布在铝板表面；(E)在紫外光源照射下，在空气中静置；(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛1-10h；(G)重复2-5次步骤D-F，最后一次照射24h以上。本发明的特点是二氧化钛粉末直接固化在铝板上，固化强度明显高于现有技术，本发明可以扩展应用到光电催化剂领域。该发明的技术方案中，因使用了铝板作为基底材料，所制备的负载型光催化剂不适用于空气净化器的过滤器。此外，该技术方案中的固定化工艺，需要使用腐蚀性酸--盐酸对基材表面进行处理，并且，在光催化剂负载过程中，多次循环重复二氧化钛粉末悬浊液的涂布和紫外光照射这两个步骤，具有工艺繁琐、制作时间长的严重缺陷。

中国发明专利CN1265939A公开了另一种 “负载型二氧化钛光催化剂的制备方法”，所述方法是以天然矿物凹凸棒为载体，将二氧化钛的悬浆溶液与载体混合搅拌，在80-120℃干燥后，经550-650℃焙烧5-7小时，冷却至室温即得产品。

但是，采用该方法所获得的负载型光催化剂，尺寸小，形状不固定，光催化剂负载量小（最佳负载量只能所控制1-5%），作为空气净化器的过滤器，其实用性不高，而且，该负载型光催化剂只验证了其水溶液的净化性能，并未验证其是否具备有害气体的吸附和分解能力。

发明内容

为克服上述技术缺陷，本发明所要解决的问题是：如何高度分散光催化纳米粉末，使光催化剂以超细纳米微粒悬浮，并采用该光催化纳米悬浮液制备高吸附性、高催化活性和高牢固度的负载型光催化剂。

通常光催化剂的比表面积越大，其催化活性越高，而光催化剂的使用量在一定范围内与其催化活性成正比。光催化剂原料如二氧化钛超细纳米颗粒间容易团聚，从而降低其应有的比表面积，影响光催化活性。因此，制作负载型光催化剂时，如果采用光催化粉末配制的浆液，必须充分分散光催化剂的纳米颗粒，最大限度地复原其原有的比表面积。

因此，本发明人提出了如下技术方案：一种高吸附负载型光催化剂的制备方法,包括如下步骤：

（1）分别称取光催化剂原料、固化剂、成膜剂、分散剂，加入到成膜助剂中混合溶解，超声波分散后得到光催化粉末悬浮浆液, 所述光催化剂原料优选为纳米粉末，其粒径为5-100纳米；

（2）将负载载体浸泡于所述光催化粉末悬浮浆液中，超声波分散后，静置；

（3）将步骤（2）中负载载体置于80-120℃温度内成膜干燥，干燥时间优选为1-8小时；

（4）将成膜干燥完毕的负载载体置于高温200-800℃烧结2-8小时，自然冷却后，得到高吸附负载型光催化剂。

所述光催化剂原料为二氧化钛、金属改性二氧化钛、非金属改性二氧化钛、三氧化钨中任意一种或几种，所述成膜剂为环氧改性有机硅树脂、环氧树脂、有机硅树脂中任意一种或几种，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯中任意一种或几种，所述固化剂为碳酸钙，所述成膜助剂为乙醇、聚二乙醇、乙酸乙酯、异丙醇任意一种或几种。

所述金属改性二氧化钛为利用铁或铜改性的二氧化钛，所述非金属改性二氧化钛为氮掺杂改性二氧化钛或稀土改性二氧化钛或硅改性二氧化钛。