[发明专利]纳米TiO2-非晶锆基合金复合光催化材料及其制备方法与用途

说明书

本申请提供了一种纳米TiO₂‑非晶锆基合金复合光催化材料及其制备方法与用途，本申请将微米级非晶锆基合金与纳米二氧化钛的各自催化特性的相互结合，对光催化剂进行了成分强化与工艺强化，成分强化结合工艺强化实现了强强联合，从而提高了光催化剂的光催化性能，提高了光催化剂对有机污染物的光催化降解的质量与效率。

技术领域

本发明涉及复合光催化材料技术领域，尤其是涉及一种纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料及其制备方法与用途。

背景技术

近几年来，关于对有机污染物的光催化降解研究的报道逐渐增多。

锐钛矿TiO2是一种良好的光催化剂，在水中稳定、无毒，它的光生空穴能够氧化分解绝大多数有害的有机物质，并且最终将它们分解为无害的无机物。它具有以下优点：一是它可以使废水中所含多种有机污染物被完全降解为CO2、H2O等，无机污染物被氧化或还原为无害物；二是反应条件温和、能耗低、在紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生反应；三是它具有廉价、无毒、稳定及可以重复使用等优点，四是所需设备结构简单、操作条件容易控制，无二次污染；五是未来可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能作为激活光催化剂的光源。目前国内外许多学者在试验室研究用纳米TiO2处理有机污染物，并取得一定的进展，但TiO2粉末的密度远远大于水(锐钛矿型TiO2的密度为3.84g/cm3，金红石型TiO2的密度为4.26g/cm3)，会沉于水底，不能与水面上的油接触，而且粉体粒径较小，不易回收而造成二次污染。

非晶态合金的原子排列短程有序长程无序的特点使其成了结构均匀与极端缺陷的统一体，原子排列极度无序状态使其处于高度的配位不饱和状态因而存在较多的催化活性中心，因此成为一种较好的催化材料。由于非晶态合金中的原子排布的高度不饱和性，使其具有更多更均匀的催化活性中心，大大提高了催化效果，同时在反应过程中非晶的微观结构变化对降解过程具有促进作用。

因此，如何提高光催化剂的光催化性能，提高光催化剂对有机污染物的光催化降解的质量与效率是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料，以提高催化剂的光催化性能，提高催化剂对有机偶氮染料污染物的光催化降解的质量与效率。本发明实施例的另外一个目的是提供一种上述纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料的制备方法。本发明实施例的另外一个目的是提供一种上述纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料的用途。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料，其特征在于，由下列质量百分数的原料制成：10％～25％的纳米二氧化钛粉末，25％～45％的非晶锆基合金颗粒，余量的二氧化硅粉末；

所述非晶锆基合金颗粒包括以下质量百分数的组分：10％～30％的Cu，2％～5％的Ni，3％～10％的Al，余量的Zr以及不可避免的杂质；

所述非晶锆基合金颗粒的粒径为200μm～800μm。

优选的，所述纳米二氧化钛粉末的粒径为10nm～30nm。

一种上述的纳米TiO₂-非晶锆基合金复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

1)取非晶锆基合金原料在气体保护下进行切割处理，制得粒径为200μm～800μm的非晶锆基合金颗粒；

2)制备纳米二氧化钛粉末，然后将纳米二氧化钛粉末在氮气保护下进行焙烧处理；