[发明专利]一种水热制备光催化TiO2的方法及光催化TiO2

说明书

本发明涉及一种水热制备光催化TiO₂的方法，该方法包括以下步骤：1）取硫酸法钛白生产过程中间产物偏钛酸，打浆至浓度为250‑300g/L的料浆，在水浴锅50‑80℃中加入以TiO₂质量计为15‑25g/L的N源，恒温搅拌2‑4h，得到中间浆料。2）步骤1）得到的取上述料浆在反应釜中于150‑200℃进行微波水热反应，恒温保持1‑3h，得到水热料浆。3）步骤2）得到的水热料浆用砂磨机砂磨后得到N掺杂介孔TiO₂材料，即为光催化TiO₂。本发明首次将微波水热法和非金属掺杂相结合的方法制备氮掺杂介孔二氧化钛材料，因其高比表面积、高分散及孔道结构可使材料具备更加优异的光催化性能。

技术领域

本发明属于无机环保光催化领域，涉及一种以工业中间产物偏钛酸为原料制备光催化用TiO₂的制备方法。

背景技术

近年来，光催化降解已经成为环境污染处理的一种重要方法，即光催化材料在光源的照射下可以有效地分解有机污染物、杀灭细菌等。在众多光催化剂材料中，TiO₂因为自身无毒、氧化能力强、催化效率高、处理后污染零排放等优点已经得到越来越多的应用。在紫外光的照射下，TiO₂通过电子跃迁可以产生羟基自由基和超氧负离子，对有机物进行降解。但光催化用TiO₂生产成本高、对光照条件要求苛刻等因素也在制约着其应用范围。

为降低TiO₂的能带宽度，使其在可见光区产生电子跃迁，更有效地利用太阳光进行催化降解，目前研究的主要改性手段是非金属掺杂（N、S、F、P、B等）。本专利取硫酸法钛白生产的工业中间产物偏钛酸为原料，利用微波水热法制备掺杂非金属N的介孔TiO₂，介孔材料可以有效增加TiO₂与有机物的接触面积、提高光催化效率，掺杂非金属N使得TiO₂使得料浆的分散性有所提高，因而在光催化降解方面表现优异的催化性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种水热制备光催化TiO₂的方法，具体方案包括以下步骤：

一种水热制备光催化TiO₂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取硫酸法钛白生产过程中间产物偏钛酸，打浆至浓度为250-300g/L的料浆，在水浴锅50-80℃中加入以TiO₂质量计为15-25g/L的N源，恒温搅拌2-4h，得到中间浆料。

2）步骤1）得到的取上述料浆在反应釜中于150-200℃进行微波水热反应，恒温保持1-3h，得到水热料浆。

3）步骤2）得到的水热料浆用砂磨机砂磨后得到N掺杂介孔TiO₂材料，即为光催化TiO₂。

进一步的，所述N源为硝酸或硝酸盐。

本发明要求保护按上述方法制备得到的光催化TiO₂。

进一步的，所述光催化TiO₂的平均孔径＞4nm。

与现有技术相比，本发明有以下创新之处：

1.微波水热法制备的粉体具有粒径分布窄，团聚程度低，成分纯净等优点，本发明首次将微波水热法和非金属掺杂相结合的方法制备氮掺杂介孔二氧化钛材料，因其高比表面积、高分散及孔道结构可使材料具备更加优异的光催化性能。

2.本发明以工业原料偏钛酸为原料，操作简单，工艺流程短，反应时间短，容易实现工业化生产。

3.本发明相比现有光催化TiO₂生产方法，因微波水热提供足够能量，省去了后期热处理过程，大大降低了光催化用TiO₂的生产成本。