[发明专利]一种吸附-催化分解一体化的钛白粉及其应用

说明书

本发明涉及光催化和空气净化技术领域，公开了一种吸附‑催化分解一体化的钛白粉及其应用。本发明制备的钛白粉同时具有甲醛吸附中心和光催化分解中心，有效的解决了现有负载型光催化剂中甲醛吸附中心和光催化分解中心分离而造成的甲醛降解率低的问题，本发明制备的钛白粉在30W日光灯照射6h后，对低浓度甲醛降解率达到97％，且本发明制备方法操作简单、耗能小、易于大规模制备，制得的钛白粉可商业化的应用于油墨、塑料、造纸、化妆品、橡胶、涂料等产品的制造，有效避免对空气污染造成负担的同时还能净化空气。

技术领域

本发明涉及光催化和空气净化技术领域，具体涉及一种吸附-催化分解一体化的钛白粉及其应用。

背景技术

甲醛(HCHO)是一种常见的挥发性有机化合物(VOC)。长期接触0.08PPM以上的甲醛，会导致呼吸系统和中枢神经系统损害等人体健康问题。所以室内甲醛含量是影响人们健康的关键因素之一。在过去的几十年里，去除室内甲醛污染物的主要方法有：物理/化学吸附、等离子体技术、催化氧化和半导体光催化氧化等。上述方法中，光催化氧化是一种低成本、绿色、有效的去除甲醛的方法。TiO₂由于其优异的光化学稳定性、低成本、无毒和合适的能带位置，已成为最具潜力的甲醛降解光催化材料之一。然而，甲醛在TiO2上的光催化降解效率较低，存在以下缺点：(1)TiO₂带隙较宽(3.2eV)，仅有占太阳能4％～5％的紫外线能被利用；(2)TiO₂光生电子-空穴分离效率低；(3)气态甲醛分子与催化剂表面活性位点的接触氧化概率低。研究人员还发现，当甲醛浓度低于1.0PPM时，由于存在较高的扩散阻力，甲醛的光催化分解效率显着降低。因此，提高光催化剂表面的甲醛浓度成为提高催化性能的有效途径。

现有技术CN109764417A和CN102266762A均公开了ACF/TiO₂光催化复合材料，均实现了对甲醛的高效去除；专利CN 108371951 A通过在TiO₂光催化剂的表面负载介孔碳材料。介孔碳的引入，增大了催化剂的比表面积，进而提高了对甲醛的吸附，从而极大地增强了光催化分解甲醛的效率；现有技术CN108201789A公开了将Pt-TiO₂负载在活性炭纤维(ACF)表面获得Pt-TiO₂/ACF甲醛净化材料，该材料具有ACFs的快速高效吸附性能及Pt-TiO₂催化氧化活性。

然而，现有技术涉及光催化剂对甲醛的吸附均采用了多孔材料(比如活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛等)的吸附性。这类光催化剂仍然存在以下缺点：

1、多孔材料的使用，增加了光催化剂制造工艺的复杂性和制造成本；

2、将光催化剂负载在多孔材料表面或孔道内，不可避免的造成吸附位点(多孔材料)和催化位点(光催化剂)的分离，这是负载多孔材料的光催化剂的一个非常重要的缺陷；

3、负载多孔材料在一定程度上能够提高甲醛的去除率，但去除率可能更多的体现在多孔材料的吸附性质上，而不是光催化剂的催化效果上；当多孔材料不再能吸附甲醛时，则对甲醛的去除率会显著下降。

发明内容

本发明意在提供一种吸附-催化分解一体化的钛白粉，以解决现有技术中光催化剂的吸附位点和催化位点分离，从而导致甲醛去除率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种吸附-催化分解一体化的钛白粉，包括如下步骤制备而成：

S1：将钛源分散于溶剂Ⅰ中，获得溶液Ⅰ；

S2：将溶液Ⅰ在高温高压条件下反应，获得粉末；

S3：将粉末洗涤、干燥后超声分散于分散液中，获得溶液Ⅱ；

S4：向溶液Ⅱ中添加表面改性剂，反应获得溶液Ⅲ；

S5：将溶液Ⅲ离心、洗涤、干燥得到钛白粉。