[发明专利]一种木质活性炭本体负载二氧化钛材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于活性炭再生技术领域，尤其涉及一种木质活性炭本体负载二氧化钛材料及其制备方法和应用。本发明采用木质活性炭本体负载二氧化钛的方法，将二氧化钛牢固地附着到活性炭内部，从而减少二氧化钛的脱落，实现活性炭的持久再生；使得木质材料炭化过程中产生的碳元素实现二氧化钛的自掺杂，将二氧化钛的光响应区扩充到可见光区，抑制光生电子和空穴的复合，有效利用可见光，提高二氧化钛的光催化活性。本发明的方法能够更好的发挥活性炭强吸附与二氧化钛光催化降解的协同效应，实现活性炭的高效再生。本发明的制备工艺简便，所用化学试剂种类较少，对环境污染较小且易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及活性炭再生技术领域，尤其涉及一种木质活性炭本体负载二氧化钛材料及其制备方法和应用。

背景技术

在工业化进程不断加快的背景下，环境问题日益突出，目标污染物吸附已成为治理环境的重要手段。在众多的吸附材料中，活性炭(AC)由于具备优异的物理化学性质及稳定性而被广泛应用。但AC以物理吸附为主，一旦孔隙被填满，达到吸附饱和，就面临着被废弃的困境，极大地增加了吸附技术的成本。因此，如何实现吸附饱和AC的可持久高效再生，已成为AC应用中必须解决的关键问题。

目前，AC再生方法可分为热再生法、化学药剂再生法、生物再生法、微波再生法、超声再生法、电化学再生法、超临界萃取再生法和光催化再生法等。其中，光催化再生法，因再生成本低，能源消耗少，无二次污染，能同时进行吸附和再生(即原位再生)等特点，而被广大研究者所推崇。

二氧化钛(TiO₂)是一种高效的光催化剂，能将有机污染物光催化氧化降解为无毒、无害的CO₂、H₂O以及其他无机离子，价格低廉、性能稳定，兼具抗菌作用，因此常被用于AC的光催化再生。

目前，TiO₂与AC复合工艺可分为物理法和化学法。物理法通常是采用物理手段，直接将TiO₂粉末与AC粉末混合，一般不涉及任何的化学反应。Zhang等[Zhang Z,Yu N,Yu F,et al.Confirmation ofhydroxyl radicals(·OH)generated in the presence ofTiO₂supported on AC under microwave irradiation[J].Journal ofHazardousMaterials.2014,278:152-157.]首先将TiO₂粉末和AC粉末按照一定的质量比加入到去离子水中，磁力搅拌下煮30min，冷却后过滤，再进行300℃热处理，即得到TiO₂负载AC样品。化学法是指TiO₂的前驱体经过一系列物理化学变化形成TiO₂而沉积在AC上，主要包括溶胶-凝胶法、水热法和化学沉积法等。现有技术[Liu W,Zhao G.Effect of TiO₂content on themicrostructure and antibacterial activity of TiO₂-loaded activated carbonfibers derived from liquefied wood[J].Surface and Interface Analysis.2015,47(10):931-937.]以钛酸四丁酯为前驱体，利用溶胶-凝胶法制备出TiO₂溶胶，再将TiO₂溶胶包覆到活性炭上，热处理后成功制备了TiO₂负载AC的样品。