[发明专利]大尺寸高光催化活性二氧化钛微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸高光催化活性二氧化钛微球及其制备方法，属于无机材料光催化技术领域。本发明所述二氧化钛微球的直径为0.1～10毫米，由一维纳米结构和二维纳米结构的二氧化钛组装构成；所述一维纳米结构的单元为纳米线；所述二维纳米结构的单元为纳米片；所述二氧化钛微球的钛源为各种晶相结构的氢氧化钛粉末。本发明所述的二氧化钛微球为大尺寸，宏观可见，具有优异的光催化活性；在液相反应中易于沉降分离，方便回收和重复使用；制备方法简单便捷，利于工业化生产；应用范围广，在紫外光或自然光下充分催化降解有毒有害的有机物，能应用于废水处理、室内空气净化、抗菌除臭等环境领域中。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸高光催化活性二氧化钛微球及其制备方法，属于无机材料光催化技术领域。

背景技术

随着工业和城市生活水平的快速发展，人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的有害物质或能量，大量有机化合物被排放到我们生活的环境中，不但导致资源短缺，而且给环境造成污染，危害人类的健康和生存。因此，环境问题越来越成为社会各界关注的焦点问题，而开发一种简便有效的方法来治理环境污染已成为各地政府部门迫在眉睫的重任。

光催化技术作为一种新型清洁技术，在有机污染物降解方面有着广泛的应用，是目前解决环境问题的潜在无污染技术，为环境治理提供了新思路和新途径。1972年日本科学家Fujishima和Honda发现在紫外光照条件下二氧化钛半导体电极光催化分解水可以产氢，自此拉开了光催化反应研究的序幕。1976年，John H.Carey等拓展了光催化技术应用的范围，将这一方法成功应用于水中有机污染物的降解。光催化技术因其具有廉价、无毒、节能、高效的优势已成为社会各界人士争相研究的热点。

二氧化钛原料价格低廉，无毒无腐蚀，性能稳定，操作简单，因此被广泛应用于水和空气的净化。目前二氧化钛主要是以粉末及薄膜形式存在。但是粉末不能回收，可能对环境造成二次污染；而薄膜的光催化效率较低，且制备成本高，不易大规模生产。

TiO₂微球的合成已有一些报道和公开专利。二氧化钛微球可以通过溶胶凝胶法和焙烧热处理的组合工艺制备，Li X Z(Li X Z,Liu H,Cheng L F,et al.Photocatalyticoxidation using a new catalyst--TiO₂ microsphere--for water and wastewatertreatment.[J].Environmental Science&Technology,2003,37(17):3989-94.)等报道了一种溶胶-喷雾-焙烧的TiO₂微球合成方法，合成的TiO₂微球具有多孔结构以及良好的光催化降解水杨酸等有机物的性能，但因合成方法复杂，成本较高而不适合大规模生产应用。二氧化钛微球还可通过在一些有机载体上涂覆TiO₂粉末实现制备，Chen Y H等(Chen Y H,Liu Y Y,Lin R H,et al.Photocatalytic degradation of p-phenylenediamine withTiO₂-coated magnetic PMMA microspheres in an aqueous solution[J].Journal ofHazardous Materials,2009,163(2):973-981.)报道了一种将TiO₂粉末涂覆在异丁烯酸甲酯表面形成TiO₂/mPMMA微球的方法，结果表明该微球具有很强的可见光催化降解对苯二胺的活性。但是，这类涂覆方法获得的材料不稳定，TiO₂粉末容易脱落，不利于重复使用。