[发明专利]一种用于空气VOC处理的光催化剂及其制备方法

摘要

本发明属于光催化领域，涉及一种用于空气VOC处理的光催化剂及其制备方法。该光催化剂包括多孔陶瓷载体、纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶粉体和粘结剂；纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶通过粘结剂的粘结作用负载在微孔陶瓷载体上。本发明的光催化剂中其催化作用的纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶，锐钛型纳米级氧化钛与稀土固溶体均匀地附着于硅气凝胶的孔洞表面，制备出能够长效、强效地吸附分解空气中甲醛、甲苯等气态污染物的光催化材料，既解决了气凝胶本身不具备光催化降解功能，又克服了单分散纯纳米二氧化钛吸附捕捉功能的不足；使吸附捕捉与光催化降解污染物的功能集于一身。

主权项

1.一种用于空气VOC处理的光催化剂，其特征是：所述光催化剂包括多孔陶瓷载体、纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶粉体和粘结剂，三者的质量比6‑12:0.2‑3:110‑200；纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶通过粘结剂的粘结作用负载在微孔陶瓷载体上；所述多孔陶瓷载体的孔径范围为800nm‑3200nm，纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶粉体的粒径为700‑1300nm；硅气凝胶颗粒需要通过气凝胶前驱体制备，气凝胶前驱体的制备方法为：（1）制备硅源和溶剂的混合溶液取摩数3.0‑4.0的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量1‑3倍的去离子水进行稀释，反应釜以80‑200转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；（2）溶胶取A酸，在A酸中加入A酸金属盐和稀土A酸盐，混合均匀后，以喷淋的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；喷淋的同时以1200‑2000转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，控制硅酸钠溶液的pH值为1.5‑3.0，得到溶胶；（3）凝胶取氢氧化钠或氨水，加入去离子水稀释至pH值为10‑11.5，以喷淋的方式加入至反应釜中；喷淋的同时以1200‑2000转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，当反应釜内物料的pH值为4.5‑5.5时，终止喷淋，得到凝胶；（4）老化反应釜内以20‑50转/分的速度继续搅拌3‑10小时，对反应釜内的物料进行老化，控制反应釜内物料温度为35‑50摄氏度；（5）溶剂置换在反应釜内进行持续搅拌60‑180分钟，同时加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂，以置换出剩余的水分；（6）表面修饰在反应釜内进行持续搅拌，同时继续加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的偶联剂；经过搅拌60‑180分钟，得到包覆有置换溶剂和偶联剂的硅气凝胶前驱体；步骤（2）中，所述A酸为硫酸、盐酸、草酸或硝酸，用去离子水调节至6‑15mol/L；所述A酸金属盐为A酸锆盐或A酸铝盐；所述稀土A酸盐为A酸铈盐、A酸钇盐或A酸镧盐。