[发明专利]一种用于光催化降解VOCs的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料及其制备方法

权利要求书

1.一种稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，包括：

（1）将醇和酸均匀混合，得到混合溶剂；

（2）将钛源分散于所得混合溶剂中并逐滴加入水，得到混合溶液A；

（3）再将稀土源加入所得混合溶液A中，得到混合溶液B；

（4）将所得混合溶液B在常温下搅拌0.5～5小时，得到溶胶；

（5）将所得溶胶经干燥和煅烧，再经研磨，得到稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述醇为乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、正丁醇、正己醇中的至少一种；所述酸为乙酸、丙酸、柠檬酸中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钛源为可水解含钛的化合物，优选异丙醇钛、钛酸四丁酯、四氯化钛中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水、醇和酸的体积比为1：（5～50）:（1～20），优选为1:（10～20）:（2～10），更优选为1:（5～20）:（1～8），最优选为1:（10～15）:（2～5）。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水的加入速率为0.01～0.5ml/秒，优选为0.05～0.5 ml/秒，更优选为0.05～0.1ml/秒。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述稀土源为含有Yb、Er、Tm、Pr、Ho中的至少一种元素的可溶性稀土盐，优选为稀土硝酸盐、稀土硝酸盐水合物中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钛源和水的摩尔比为1:（3～50）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述稀土源和钛源的摩尔比为（0.001～0.10）:1，优选为（0.0025～0.015）:1。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为20～30℃，时间为0.5～5小时。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～120℃，时间为5～30小时；所述煅烧的温度为200～800℃，时间为0.5～5.5小时。

11.一种根据权利要求1-10中任一项所述的制备方法制备的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料，其特征在于，所述稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料中稀土元素和二氧化钛的摩尔比为（0.001～0.10）:1，优选为（0.0015～0.015）:1。

12.根据权利要求11所述的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料，其特征在于，所述稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料的粒径为3～40nm，优选为 8～15 nm。

13.一种由权利要求11或12所述稀土元素改性二氧化钛纳米材料制备的光催化材料涂层。

14.一种权利要求11或12所述的稀土元素改性二氧化钛纳米材料在光催化降解挥发性有机化合物中的应用，其特征在于，所述稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料在320～1100nm波长、50～1000W功率光照射下可实现对挥发性有机化合物VOCs的降解和去除；优选地，所述挥发性有机化合物VOCs为甲醛、乙醛、苯、甲苯、邻二甲苯、烯烃、炔烃、芳香烃中的至少一种，浓度为1～1000ppm。

15.一种权利要求11或12所述的稀土元素改性二氧化钛纳米材料和权利要求13所述的稀土元素改性二氧化钛纳米材料制备的光催化材料涂层失活之后再生的方法，其特征在于，将失活之后的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料或稀土元素改性二氧化钛纳米材料制备的光催化材料涂层置于空气气氛中，在50～1000W的紫外光下照射0.5～5小时，使得失活之后的稀土元素改性二氧化钛纳米光催化材料能恢复其光催化能力。