[发明专利]一种硅钛基光催化复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硅钛基光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将甲基三氯硅烷加入至甲苯溶液中充分搅拌至完全溶解，得到硅系甲苯液；步骤2，将蒸馏水缓慢滴加至硅系甲苯液中超声反应2‑3h，静置反应2‑4h，得到酸性水解液；步骤3，将钛酸正丁酯加入至甲醇中搅拌均匀，然后缓慢滴加蒸馏水至形成钛胶液；步骤4，将钛胶液缓慢滴加至酸性水解液中，微波反应3‑5h，形成混合液，然后回流除甲苯，冷却得到混合甲醇液；步骤5，将催化剂加入至混合甲醇液中密封加热反应1‑2h，然后恒温电流反应2‑4h后泄压洗涤得到光催化复合材料。本发明解决了氧化硅与氧化钛无法有效复合的问题，通过有机硅前驱体与二氧化钛胶体的复合，提升氧化硅与二氧化钛的连接性。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种硅钛基光催化复合材料的制备方法。

背景技术

纳米TiO₂作为功能性的无机材料，在涂料、光电转换、催化、功能陶瓷、抗菌材料等诸多领域具有广泛的应用前景，其合成及应用研究一直是相关功能材料领域研究的重点。这其中，以纳米氧化钛作为光催化剂的半导体光催化技术是一种有效脱除化学污染物的新兴环保技术，它能够加速氮氧化合物与硫化物的降解过程。即利用固体半导体光催化材料受光激发产生的空穴，夺取NO_x体系中的电子，使其活化而氧化成NO₃^-留在催化剂表面，从而固化雾霾的NO_x源。在道路交通空间应用光催化降解材料，如利用光催化材料对路面材料进行改性处理，或是通过光催化材料制作出涂料，可以使路面涂料、道路设施材料的具备降解尾气中有害物质，减少尾气对大气的污染效果，是移动源尾气净化的末端治理的有效方法。

然而，半导体光催化将NO_x氧化为NO₃^-的反应，要经过许多中间步骤，会有一些有害的中间产物生成，如部分的NO被氧化为NO₂，并被释放出来，这对环境是有害的，会促进光化学烟雾的形成。而将光催化技术与吸附技术结合在一起，是解决这一问题的主要解决方案。高吸附材料对NO及NO₂吸附，使得经半导体光催化氧化NO生成的NO₂在产生的瞬间即被吸附并进一步被氧化为NO₃^-，从而避免了中间产物NO₂的释放。

目前，用于与纳米氧化钛复合的高吸附性材料主要包括活性炭、分子筛等材料，但是活性炭材料由于不透光，对负载光催化材料的利用率较低。而采用分子筛作为载体，存在成本较高，同时后负载工艺很容易堵塞管道的问题。因此，直接合成高性能纳米氧化硅-氧化钛复合光催化材料具有重要的研究意义。目前，相关材料合成方法一般采用分别合成氧化硅与氧化钛材料，再复合的工艺，步骤繁杂，且存在后续氧化硅与氧化钛无法有效复合的问题。其主要原因在于，氧化钛晶化通常需要高温烧结，而氧化硅一般可在液相直接水解即可，因此，液相直接合成复合结构存在困难。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种硅钛基光催化复合材料的制备方法，解决了氧化硅与氧化钛无法有效复合的问题，通过有机硅前驱体与二氧化钛胶体的复合，提升氧化硅与二氧化钛的连接性，并且利用气态电流反应快速将有机硅转化为氧化硅。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种硅钛基光催化复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将甲基三氯硅烷加入至甲苯溶液中充分搅拌至完全溶解，得到硅系甲苯液；

步骤2，将蒸馏水缓慢滴加至硅系甲苯液中超声反应2-3h，静置反应2-4h，得到酸性水解液；

步骤3，将钛酸正丁酯加入至甲醇中搅拌均匀，然后缓慢滴加蒸馏水至形成钛胶液；

步骤4，将钛胶液缓慢滴加至酸性水解液中，并微波反应3-5h，形成混合液，然后回流除甲苯，冷却得到混合甲醇液；