[发明专利]氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料及其制备方法和应用，主要用作厨房油污去除剂。

背景技术

厨房油烟是食用油和食物高温加热后产生的油烟，是一种混合性污染物，成分复杂，可随空气侵入人体呼吸道，对人体造成不同程度的危害，程度较浅的危害有食欲减退、心烦、精神不振、瞌睡、疲乏无力等，程度较严重的危害有组织细胞损伤、人体免疫功能下降、基因突变、染色体损伤甚至有致癌功能等。厨房油烟同时是PM2.5的重要污染源之一，对环境同样有着很大的危害。所以如何高效去除厨房油烟对当今环境以及人类健康有着重要意义。

纳米半导体材料在光的照射下，把光能转化为化学能或者电能，促进化合物的合成或使化合物降解的过程称为光催化。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。

二氧化钛是间接带隙半导体，只能吸收波长小于387nm的紫外线，因此不能充分利用太阳能，即光响应范围窄；纯二氧化钛的光生电子和空穴很容易发生复合，导致光量子效率低；大多数的二氧化钛以粉末为主，在实际应用中存在易团聚失活以及难分离回收的问题，即纯二氧化钛存在固载化问题。

氧化铝因具有大的比表面积、化学和热稳定性等有点而得到广泛应用，氧化铝颗粒表面有丰富的悬键和氧空位，有利于增强材料的吸附技能，同时，氧化铝是一种较好的负载材料，同时，氧化铝也是一种具有良好吸水性能的干燥剂。

溶胶-凝胶法的优点：在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合；由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂；与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料及其制备方法和应用，主要用作厨房油污去除剂。

所述的氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料，其特征在于以氧化铝为载体，通过溶胶-凝胶法将改性纳米二氧化钛颗粒负载到氧化铝表面，按照一定的规律排放并固定，得到氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料。

所述的氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料，其特征在于固定排列的球形氧化铝的整体的宽度为3-5mm。

所述的氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

球形氧化铝的制备

将水溶性铝盐和碳酸盐混合，水解得到氧化铝水合物，将氧化铝水合物在温度为140-220℃进行水热处理0.5-4h，100-140℃下干燥至恒重，加入一价酸、硅溶胶和有机添加剂得到氧化铝溶胶；然后将氧化铝溶胶滴入到油层中，靠表面张力的作用形成球形的溶胶颗粒，随后将溶胶颗粒在氨水中凝胶化得到凝胶颗粒，最后将凝胶颗粒在温度为90-110℃干燥10-13h，500-600℃下煅烧1.5-2.5h，形成球形氧化铝，其直径为3~5mm；

2）改性纳米二氧化钛溶胶的制备

a将钛酸四丁酯逐滴加到异丙醇里，室温下以300-400r/min的速度剧烈搅拌均匀，并用浓硝酸调节pH到强酸性，得到溶液A；

b将二次水和异丙醇混合，搅拌均匀，得到溶液B；

c将硝酸银溶液逐滴加入到乙二胺溶液中，搅拌，得到溶液C；

d在剧烈搅拌下，用恒压漏斗逐滴将溶液B、溶液C加到溶液A中，得到改性纳米二氧化钛溶胶；

3）将步骤1）得到的球形氧化铝载体放入步骤2）得到的改性纳米二氧化钛溶胶中，浸渍后取出，用去离子水洗涤，95-110℃干燥10-13h，在稀有气体的保护下，在500-600℃温度下焙烧1.5-2.5h，得到氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料。

所述的氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料的制备方法，其特征在于步骤1）的水溶性铝盐为氯化铝、硫酸铝或硝酸铝，碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾或碳酸铵，水溶性铝盐与碳酸盐的体积用量比为1:0.75-1.05；一价酸为盐酸、硝酸或氟氢酸，氧化铝水溶液与一价酸的体积用量比为1:0.2-1.0，所述油层为石蜡或矿物油，有机添加剂为鱼油，鱼油的质量与水溶性铝盐的体积比为1g:45-75mL。