[发明专利]一种火山岩作为二氧化钛光催化剂负载的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种火山岩作为二氧化钛光催化剂负载的应用，属于半导体光催化功能材料技术领域。

背景技术

自1972年A.Fujishima和K.Honda在nature杂志发表关于n型半导体TiO₂可以光分解水的文章以来，半导体光催化技术已成为一个新兴的研究学科。半导体多相光催化法作为一种污染治理新技术越来越受到人们的重视。

多相半导体光催化技术几乎能够完全将废水中的各种有机物和无机物矿化为CO₂、H₂O和无机盐，不会产生二次污染，达到了治理环境污染的目的，克服了传统的相转移和过滤法的不足。而且光催化技术能在室温下深度氧化分解绝大多数的有机污染物，且装置简单，具有降解速度快、无选择性、价格便宜、无毒害、可以长期使用等优点。

目前作为催化有机物降解的半导体光催化剂主要有TiO₂、ZnO、CdS、WO₃、SnO₂等，根据半导体的催化理论和实验发现，半导体催化能力与其能级结构有关，半导体粉体光催化活性顺序为TiO₂>ZnO>WO₃。TiO₂以其氧化能力强，催化活性高，生物、化学、光化学稳定性好等优势一直处于光催化研究的核心地位。

传统的光催化研究多限于悬浮体系，而悬浮体系由于存在后续分离和回收以及催化剂容易凝聚和中毒等缺点，限制了其工业上的大规模应用，因此，将TiO₂光催化剂固定在合适的载体上，成为光催化领域迫切需要解决的问题。

火山岩(玄武岩)是火山爆发后由形成的多孔形石材。喷发时喷发出来的岩浆有气体渣、固体岩浆，艳磊石材，温度和压力迅速下降，发生了化学和物理变化，所以岩浆就变成了火山岩。火山岩含有大量的硅、钾、钠、铁、镁、铜、锌、铬、镍、锰等26种矿物元素。

目前火山岩应用于催化剂负载时，主要利用了其多孔性的特点，可以增加催化剂的比表面积，从而提高催化效率。

中国专利文献CN101559362A(申请号200910068963.4)公开了一种用于去除垃圾焚烧炉烟气中二恶英的催化剂，以火山岩为载体，在该载体上先后负载二氧化钛和V2O5，其中催化剂成分为V2O5，TiO2为负载V2O5的载体；该催化剂的制备方法：首先采用溶胶-凝胶法或均匀沉淀法将TiO2负载在火山岩上，然后采用浸渍法将V2O5负载在TiO2载体上。本发明的优点是：采用多孔的火山岩为载体，原料便宜且具有较大的比表面积，使催化能力增强；而TiO2作为催化剂的载体，能较好地负载V2O5催化剂，同时TiO2在催化剂的抗烟气中硫的中毒方面具有明显优势，在200℃～450℃温度范围内表现出较高的二恶英催化氧化分解能力。

但目前没有将火山岩作为二氧化钛光催化剂负载的相关应用的报导。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种火山岩作为二氧化钛光催化剂负载的应用。

本发明技术方案如下：

一种火山岩作为二氧化钛光催化剂负载在制备光催化剂中的应用。

一种火山岩负载的二氧化钛光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)清除火山岩表面的杂质，制得火山岩载体；

(2)将Ti(SO₄)₂与尿素按质量比(0.5～1)：1的比例溶于水中，配制成Ti离子浓度为0.08～0.15mol/L的负载溶液；

(3)将步骤(1)制得的火山岩载体浸入步骤(2)制得的负载溶液中，火山岩载体与负载溶液的质量体积比为1：(8～15)，单位g/mL，混合均匀，在温度为70～90℃的条件下，保温反应2～4h，反应过程中加入尿素溶液或氨水控制反应体系pH值为5～7，然后经陈化24～48h，过滤、烘干后，在150～250℃保持1～2h，升温速度2～4℃/min，400℃～550℃焙烧2～3h，升温速度1～3℃/min，制得火山岩负载的二氧化钛光催化剂。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中，清除火山岩表面的杂质采用如下步骤：

先用清水超声清洗火山岩，然后浸入丙酮中1～3h，再浸入乙醇中1～3h，清水洗涤，即得。

根据本发明进一步优选的，所述超声波清洗条件为超声清洗机频率为35～45kHz，温度为18～22℃。