[发明专利]一种用于污水处理的光催化剂的制备方法

摘要

本发明属于光催化领域，涉及一种用于污水处理的光催化剂的制备方法。该光催化剂包括微孔陶瓷载体、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，并在高温烧结后浸泡与稀酸中将光催化剂的pH调至中性，有效提高催化剂的耐水性。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、强效地吸附分解污水中COD等有机污染物的光催化材料，且耐水性好，使吸附捕捉与光催化降解污染物的功能集于一身。

主权项

1.一种用于污水处理的光催化剂的制备方法，其特征是：包括以下步骤：（1）取纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶粉体放入砂磨机中研磨；（2）用重量法制备粘结剂：①取钠水玻璃10～60重量份、钾水玻璃10～60重量份、5～30重量份的膨润土和去离子水30～90重量份混合后搅拌均匀；②加入有机有机硅改性丙烯酸乳液1～15重量份；③加入硅溶胶5～40重量份，搅拌均匀；④加入磷酸铝1～15重量份，搅拌均匀，调pH值到7‑8；⑤再加入偶合剂1～10重量份、成膜助剂1～15重量份、流平剂1‑8重量份和成膜剂1‑8重量份后，搅拌均匀，然后用高速分散砂磨机砂磨，制备出分散均匀的粘结剂；（3）将研磨后的纳米氧化钛与稀土固溶体复合的硅气凝胶粉体加入粘结剂中搅拌均匀后加水混合，制得混合浆料；然后再将微孔陶瓷载体浸渍在上述混合浆料中后，空气搅拌一段时间，取出微孔陶瓷载体并吹出多余浆料后，高温烧结后浸泡于稀酸溶液中12‑36h后取出，清洗烘干制得用于污水处理的光催化剂；硅气凝胶粉体中的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。