[发明专利]一种光催化灰霾消减剂及其制备方法

权利要求书

1.一种光催化灰霾消减剂，其特征在于由静电吸附剂、化学沉降剂、光催化剂、溶胶稳定剂、有机硅偶联剂、有机溶剂和水组成，以可见光激活的掺杂纳米TiO₂/ Fe₂O₃/Al₂O₃/SiO₂作为主要组分，所含纳米氧化物一剂多用，配方的质量百分比组成为：

掺杂纳米TiO₂ 0.1%-1.5%

纳米Fe₂O₃ 0.05%-1.1%

纳米Al₂O_{3 0.05%-0.6%}

纳米SiO₂ 0.1%-2%

有机硅偶联剂 0.05%-1.5%

溶胶稳定剂 1%-10%

有机溶剂 10%-30%

水 余量。

2.按权利要求1所述的光催化灰霾消减剂，其特征在于配方中静电吸附剂是掺杂纳米TiO₂ 、纳米Fe₂O₃ 和纳米Al₂O₃，粒径为5-20nm，本身都带正电荷，对通常带负电荷的灰霾粒子具有强烈的静电吸引力。

3.按权利要求1所述的光催化灰霾消减剂，其特征在于配方中化学沉降剂是掺杂纳米TiO₂ 、纳米Fe₂O₃ 、纳米Al₂O₃和纳米SiO₂，粒径为5-20nm。

4.按权利要求1所述的光催化灰霾消减剂，其特征在于配方中光催化剂是Fe-Al共掺杂纳米TiO₂ ，由金属钛、铁和铝的硫酸盐以摩尔比：Ti:Fe:Al=1:0.2-1:0.2-1混合后共沉淀，再通过溶剂热法制备，在可见光照射下具有良好的光催化能力和能够大幅降低表面张力。

5.按权利要求1所述的光催化灰霾消减剂，其特征在于配方中溶胶稳定剂是乙酰丙酮和乙酸，控制投料摩尔比为：金属离子正电荷: 乙酰丙酮=1:0.6-1.2，加入乙酸使溶胶pH为3-4。

6.一种光催化灰霾消减剂的制备方法，其特征在于制备过程的技术方案和步骤为：

（1）分别将化学试剂硫酸氧钛、硫酸铁和硫酸铝溶于去离子水中配制成2mol/L的硫酸盐溶液，分别过滤除去不溶物，混合形成混合硫酸盐溶液，控制混合时的投料摩尔比为：TiOSO₄: Fe₂(SO₄)₃: Al₂(SO₄)₃=1:0.1-0.5: 0.1-0.5；

（2）在搅拌下向混合硫酸盐溶液中加入浓度为2mol/L的氨水，使钛铁铝氢氧化物共沉淀，中和溶液至pH值为9-11，使形成的Ti(OH)₄、Fe(OH)₃和Al(OH)₃混合沉淀物不再增多；过滤分离形成的氢氧化物沉淀，用去离子水清洗沉淀至洗水中不含硫酸根离子；

（3）将以上氢氧化物沉淀分散在乙酰丙酮溶剂中，控制投料摩尔比为：金属离子正电荷: 乙酰丙酮=1:0.6-1.2，以使氢氧化物沉淀能够完全胶溶，并在130-140℃下加热回流处理6-12h，使Ti(OH)₄、Fe(OH)₃和Al(OH)₃进行化学反应形成Fe-Al共掺杂纳米TiO₂光催化剂溶胶；

（4）将市售碱性硅溶胶稀释至质量百分浓度为5%，用阴离子交换树脂处理至溶液pH值为2-4，得到酸性纳米SiO₂透明溶胶；

（3）在搅拌下将掺杂纳米TiO₂光催化剂溶胶加入到酸性纳米SiO₂透明溶胶中，控制投料摩尔比为: 金属离子正电荷：纳米SiO₂=2-3:1，并强烈搅拌以防止带正电荷溶胶和带负电荷SiO₂溶胶结合产生凝胶，使形成的溶胶粒子带过量正电荷；

（4）在搅拌下向氧化物溶胶中加入有机硅偶联剂，控制其投料摩尔比为：纳米SiO₂：有机硅偶联剂=1: 0.05-1.5，加入乙酸使溶胶pH为3-4；

（5）用有机溶剂和去离子水稀释氧化物溶胶至固体有效组分的质量百分浓度为0.5%-5%，得到光催化灰霾消减剂成品。