[发明专利]一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固载催化剂领域，尤其涉及固载光催化剂领域，具体涉及一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着人类生产活动范围的日益扩大，导致出现了越来越严重的环境污染问题，特别是挥发性有机物对大气环境的污染非常严重，近年来受到了越来越多的人们的广泛关注。这些挥发性有机物大多数对人体有毒，部分还能够诱发各种严重疾病，具有致癌或致畸作用，同时还能与大气中的氮氧化物发生光化学反应破坏大气臭氧层。因此，挥发性有机物的治理已经成为近几年乃至今后几十年大气环境科学工作者的研究重点。

近年来，光催化氧化技术作为一种新型的高级氧化技术受到人们广泛的关注。与传统的生物、化学处理方法相比，它具有操作简单、条件温和以及低能耗、不产生二次污染等突出特点，在环境治理特别是挥发性有机物的治理方面有着诱人的发展前景。但是这项技术目前仍然存在一些实际应用中的难题有待进一步解决。首先，光源利用率低和光催化剂回收困难。光催化氧化技术在有机污染物的处理过程中所使用的光催化剂大多数为粉末，这可能在大气处理过程中造成催化剂的浪费，而且在反应过程中，只有表面的少量光催化剂吸收了紫外光而起到光催化剂的作用，从而导致光量子效率较低，同时反应过程中粉末状光催化剂容易流失，不利于光催化剂的再利用，给实际应用降解气相有机物带来了一定困难。其次，气固相光催化的效率容易受到实际大气环境因素的影响较大。光催化技术受污染物的浓度水平、相对湿度、氧气的浓度等影响较大，特别是在工业应用中，环境应用条件更为复杂，往往导致光催化效率较低。最后，光催化剂长期活性稳定性较差。光催化剂表面在光催化降解有机物过程中容易沉积难以降解的中间体，从而隔断催化剂与紫外光的接触，造成光催化剂催化活性下降，且不能原位再生，这大大影响光催化氧化技术的工业应用。因此，开发一种稳定、高效的固定化光催化剂及开展其氧化技术的应用是相关技术领域的难点。蜂窝陶瓷由于其具有多孔洞，比表面积大等优点，能有效解决光催化剂的缺点。

发明内容

本发明的目的为提供一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法，克服现有技术中光催化剂光源利用率低和光催化剂回收困难等缺点。

本发明的技术方案为一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂，其特征在于：该催化剂由多孔蜂窝状的蜂窝陶瓷催化剂载体与纳米二氧化钛负载而成，其中蜂窝陶瓷的孔径为2～50nm，纳米二氧化钛负载比例为蜂窝陶瓷质量比的8～15％。

进一步，所述蜂窝陶瓷为堇青石、莫来石或钛酸铝的一种。

一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)蜂窝陶瓷预处理：将蜂窝陶瓷切割成1cm³的样品，将切割好的蜂窝陶瓷样品放入酸性溶液中煮沸，煮沸时间为1小时，然后将酸性溶液处理过的蜂窝陶瓷过滤，加入去离子水，浸泡30min后过滤，再用去离子水冲洗两次，过滤完后置于烘箱中80度干燥2小时，放入马弗炉300度煅烧3小时；

(2)制备二氧化钛溶胶：将钛酸四丁酯和乙醇按1:2体积比混合均匀，然后缓慢滴加15％的冰醋酸乙醇溶液，磁力搅拌，滴加完毕后继续搅拌30min，静置得到二氧化钛溶胶；

(3)蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂的制备：将步骤(1)得到的蜂窝陶瓷浸入步骤(2)制得的二氧化钛溶胶中，浸渍时间为5～10小时，浸渍完成后取出蜂窝陶瓷，然后放入马弗炉煅烧，煅烧温度400～500度，煅烧时间为1～2小时，煅烧完后冷却至室温得到蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂。

一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂的用途，其特征在于：其应用于废气的光催化处理。

本发明的有益效果在于：本发明利用溶胶法将纳米二氧化钛负载在的蜂窝陶瓷载体上，催化剂负载牢固，不易脱落；由于蜂窝陶瓷的多孔洞、大比表面积，使得单位体积内催化剂的表面积增大，大大增加了气体与催化剂接触的时间，提高光量子效率，使废气净化效率提高。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体说明。

一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂，其特征在于：该催化剂由多孔蜂窝状的蜂窝陶瓷催化剂载体与纳米二氧化钛负载而成，其中蜂窝陶瓷的孔径为2～50nm，纳米二氧化钛负载比例为蜂窝陶瓷质量比的8～15％。

进一步，所述蜂窝陶瓷为堇青石、莫来石或钛酸铝的一种。

一种蜂窝陶瓷负载纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤