[发明专利]一种纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶光催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶光催化剂的制备方法；具体来说，将纳米氧化钛/稀土附着在硅气凝胶的比表面上，使硅气凝胶不仅具有吸附捕捉空气中甲醛等气态污染物的功能，而且能够依靠负载于其表面的锐钛型氧化钛的光催化作用，分解被吸附捕捉的气态污染物；本发明将硅气凝胶的纳米级微孔结构的前期筛选功能和纳米级锐钛型氧化钛的催化功能的优点集于一身，同时以稀土氧化物与纳米钛氧化物固溶体形态，更加增强纳米氧化钛的活性，实现了该材料催化功能的长效化和强效化。

主权项

一种纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将硅气凝胶颗粒经300目筛，浸泡于20°氨水中30～36h,得到料A；将稀土硝酸盐以1：1重量比溶于去离子水中，过滤后得到料B；(2)以硫酸钛转化为氧化钛的重量比计为5％，将所需的硫酸钛与重量比计为95％的去离子水进行混合制成溶液；对溶液进行持续搅拌并加热到75～90℃，保持恒温，在60～90分钟内匀速加入步骤(1)制取的料A，搅拌转速控制在500～800转/分钟的同时开启超声振动，加入料A的量是由硅气凝胶的重量决定，硅气凝胶的重量是以硫酸钛转化为氧化钛的重量的0.36～0.5倍；(3)继续加入适量氨水将pH值为调节至8.0～9.5，然后以30～80转/分钟的搅拌速度继续搅拌，搅拌的同时开启超声振动；反应60～90分钟，得到浆料C；(4)将浆料C过滤、洗涤，控制浆料C的pH值为7～8，同时使过滤、洗涤后的浆料C的固含量>40％；然后，加入其2倍的去离子水，同时加入料B(稀土硝酸盐容易吸潮，会导致测量不准确，所以为了准确定量稀土硝酸盐的加入量，将稀土硝酸盐以稀土氧化物计)，其中，料B中稀土硝酸盐以氧化物计的重量是氧化钛重量的3～7％，搅拌转速控制在500～800转/分钟，搅拌升温至75～90℃时，滴加氨水调pH值为7～7.5，加入双氧水，双氧水的加入量为料B中稀土硝酸盐以氧化物计的重量的10％，搅拌反应30分钟；洗涤、过滤后至物料固含量>40％时，收集并得到浆料D；(5)将浆料D进行喷雾干燥，干燥后进入管式振荡烧结炉，管式振荡烧结炉内的加热温度为450～600℃，使包覆在硅气凝胶表面的氢氧化钛与稀土氢氧化物转换成纳米级锐钛型氧化钛与稀土氧化物固溶体，最终得到纳米氧化钛与稀土氧化物固溶体复合的硅气凝胶光催化剂。