[发明专利]TiO2

说明书

本发明涉及一种TiO₂‑Fe‑炭黑‑煤沥青基球形活性炭的制备方法，采用浸渍法，将炭化后的炭黑‑煤沥青球加入到KOH溶液中，真空干燥，在水平管式炉中活化，用盐酸和去离子水冲洗至中性，干燥后即制得炭黑‑煤沥青基球形活性炭，将镀铁液、甲醛溶液混入其中，抽滤，烘干，通过沉浸法将纳米级二氧化钛附载到镀铁后的炭黑‑煤沥青基球形活性炭表面。本发明利用金属掺杂克服纳米二氧化钛的缺点，从而提高对太阳光的利用率，以及抑制光生电子和空穴复合，从而提高纳米二氧化钛的光催化效率。利用本发明方法制得的TiO₂‑Fe‑炭黑‑煤沥青基复合球形活性炭能够用于废水除菌处理，具有良好的杀菌性能。

技术领域

本发明属于煤焦油沥青领域，尤其涉及一种TiO₂-Fe-炭黑-煤沥青基球形活性炭(TiO₂-Fe-CB-PSAC)的制备方法。

背景技术

煤沥青是煤焦油蒸馏去除液体馏分后的残余物，约占煤焦油总量的50％-60％，属大宗产品，其组成复杂，平均分子量为300-1000，含碳量高达90％以上。

掺杂炭黑的煤沥青基球形活性炭具有比表面积大、机械性能好、吸附性能优异、装填密度均匀以及孔结构丰富等优点，作为水处理的吸附剂得到了广泛应用，但物理吸附法相对吸附率低，且不能将污染物进行分解转化，于是研究者在掺杂炭黑的煤沥青基球形活性炭表面镀铁并包覆二氧化钛，使物理吸附和化学吸附发生协同作用，以增加水中污染物的脱除率。

二氧化钛光催化剂具有比表面积小，疏水性差，且液相的二氧化钛催化效率低，难回收等缺点。但纳米级二氧化钛可以与吸附剂结合，因为吸附剂的存在，有机污染物可以迅速聚集在复合材料的周围，这就提高了光催化剂周围的底物浓度，从而有效提高了光催化效率。由于锐钛矿纳米二氧化钛的禁带宽度较大，需要低于287nm的紫外光将二氧化钛从基态激发到激发态，对太阳光的利用率仅为1％左右，且光生电子与空穴非常易于复合，从而降低光催化剂的活性，故限制了二氧化钛对可见光的应用。而金属以及非金属材料能使掺杂原子的电子轨道与纳米二氧化钛的价带和导带发生相互作用，从而改变纳米二氧化钛的能带结构，使其发生红移，故掺杂炭黑的煤沥青基球形活性炭表面镀铁再包覆二氧化钛后能在太阳光的照射下发生光催化作用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种TiO₂-Fe-炭黑-煤沥青基球形活性炭的制备方法，掺杂金属铁可以增强纳米级二氧化钛的激发波长，从而提高对太阳光的利用率，以及抑制光生电子和空穴的复合，提高纳米二氧化钛的光催化效率。TiO₂-Fe-炭黑-煤沥青基复合球形活性炭对污染物的吸附和光催化的协同作用可以起到良好的互补效果，将其用于废水处理，不仅能吸附水中的悬浮物，还能杀死水中的细菌，将吸附技术和光催化技术的协同作用发挥到极致。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种TiO₂-Fe-炭黑-煤沥青基球形活性炭的制备方法，包括以下步骤：

1)炭黑-煤沥青球的活化：

采用浸渍法，将炭化后的炭黑-煤沥青球加入到KOH溶液中，并在90-120℃温度下真空干燥，而后将装有干燥后样品的陶瓷舟置于水平管式炉中，在氮气气氛中加热到700-800℃进行活化，待自然冷却后取出样品，用盐酸和去离子水冲洗至中性，干燥后即制得炭黑-煤沥青基球形活性炭；

2)Fe-炭黑-煤沥青基球形活性炭的制备：

取镀铁液置于锥型瓶中，加入炭黑-煤沥青基球形活性炭，超声震荡并缓慢滴加甲醛溶液，滴加1-3h后，抽滤并用蒸馏水洗涤至中性，并在60-100℃温度下烘干，制得Fe-炭黑-煤沥青基复合球形活性炭；

3)TiO₂-Fe-炭黑-煤沥青基复合球形活性炭的制备：