CN101318129B - 一种负载型光催化剂的制备方法 - Google Patents

一种负载型光催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种负载型光催化剂的制备方法，它涉及一种光催化剂的制备方法。它解决了目前光催化剂苯去除效果差的问题。负载型光催化剂的制备方法：1.制备溶液A；2.制备溶液B；3.制备二氧化钛溶胶并陈化；4.将二氧化钛溶胶涂覆于活性炭纤维上，然后微波辐射，再转入高纯氮气吹扫、升温至200～250℃，并恒温1～2h，然后再热至400±50℃，并恒温煅烧2～3h，再冷却至室温。本发明负载型光催化剂在30～70℃、光照1h的条件下苯的去除率达28％以上，不受气相环境中苯浓度的影响；经过一定时间的使用可以将封闭环境中的挥发性有机化合物彻底分解为无毒、无害、无味的物质。

Description

一种负载型光催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化剂的制备方法。
背景技术
近年来随着室内建筑装饰材料、家用化学物质的使用室内空气污染越来越严重，居室、办公室中所用涂料、油漆、胶合板等都可向空气中释放挥发性有机化合物(VOCs)如甲醛、苯等造成室内污染，严重危害人们健康，特别具有致癌性，已成为引发婴幼儿患白血病的最主要因素。使用光催化剂去除室内挥发性有机化合物是最为有效的办法，可以避免吸附剂引发饱和而产生的二次污染，并且环保、节能；但是，目前光催化剂的挥发性有机化合物去除效果差，尤其是分子结构稳定的苯，极难降解。实验结果表明，苯对于与羟基自由基或氯自由基的反应活性仅为甲苯的1/13，制约了光催化剂的发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前光催化剂苯去除效果差的问题，而提供的一种负载型光催化剂的制备方法。
负载型光催化剂为表面负载有1～5层TiO2颗粒的活性炭纤维。
上述负载型光催化剂按以下步骤制备：一、将30～40mL钛酸四丁酯加入60～80mL乙醇中搅拌均匀，然后加入20～30mL冰醋酸搅拌均匀，得到溶液A；二、将30～40mL去离子水和30～40mL乙醇混合，然后用浓HCl调节pH值至2～3，再加入1～2mL甲酰胺搅拌均匀得到溶液B；三、在20～40℃条件下将溶液B缓慢滴加入溶液A中，得到二氧化钛溶胶，再将二氧化钛溶胶置于20～40℃的环境中陈化2～3h；四、采用浸渍提拉法将经过陈化的二氧化钛溶胶涂覆于活性炭纤维上，然后用微波辐射，再转入高纯氮气吹扫、升温速率为5～10℃/min的环境中加热至200～250℃，并在200～250℃条件下恒温1～2h，然后再以5～10℃/min的速度加热至400±50℃，并在400±50℃条件下恒温煅烧2～3h，之后自然冷却至室温，即得到负载型光催化剂；其中步骤四操作1～5次。
本发明负载型光催化剂在光照条件下TiO2表面的电子产生跃迁，生成高活性的强氧化物h+和·OH自由基，h+和·OH自由基能氧化绝大多数的有机及部分无机污染物，使其逐步氧化降解，生成CO2、H2O等无害或低毒物质；活性炭纤维通过吸附作用在催化剂周围形成一个挥发性有机化合物相对高浓度的环境，能够提高反应物质的分解速率，而且反应在催化剂表面的吸附态下进行，产生的中间产物也通过吸附作用在催化剂表面发生进一步催化氧化为对人体无害的物质，避免了中间产物外逸到空气中，避免了二次污染的发生。以TiO2作为降解中心形成活性炭纤维(ACF)内外吸附质的浓度差，又促使ACF上的吸附物质向TiO2表面迁移，实现了ACF的原位再生，增加了ACF的平衡吸附量和使用寿命。本发明负载型光催化剂将纳米TiO2颗粒固定于多孔的活性炭纤维上，活性炭纤维具有气流导向作用，极大地增加了本发明负载型光催化剂与待净化空气的接触几率和反应效率，提高了空气净化的效果。
本发明负载型光催化剂在30～70℃、光照1h的条件下对苯的去除率达28％以上，而且不受气相环境中苯浓度的影响。经过一定时间的使用本发明负载型光催化剂可以将封闭环境中的挥发性有机化合物(特别是苯)彻底分解为无毒、无害、无味的物质。
本发明负载型光催化剂的制备方法中采用微波对涂覆于活性炭纤维上的二氧化钛溶胶进行处理可抑制二氧化钛胶粒长大(二氧化钛颗粒粒径为10～13nm)、增加溶胶的均匀性，并能提高二氧化钛颗粒中锐钛矿相的含量，增加比表面积，能够有效的增大本发明负载型光催化剂的光吸收阈值、增加光致电子的跃迁几率，提高多相光催化过程的本征量子效率，从而提高光催化去除苯等挥发性有机化合物的效率。
本发明负载型光催化剂的制备方法在步骤四中400±50℃条件下恒温煅烧可以保证二氧化钛完整的锐钛矿晶型结构，提高光催化效果。
本发明方法制备的负载型光催化剂表面二氧化钛的附着性好，不易脱落。
附图说明
图1是活性炭纤维的扫描电镜图，图2是具体实施方式六负载型光催化剂的扫描电镜图，图3是具体实施方式三负载型光催化剂的扫描电镜图，图4是具体实施方式四负载型光催化剂的扫描电镜图，图5是具体实施方式五负载型光催化剂的扫描电镜图，图6是具体实施方式七负载型光催化剂的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式负载型光催化剂为表面负载有1～5层TiO2颗粒的活性炭纤维。
活性炭纤维扫描电镜图如图1所示。
本实施方式所用的活性炭纤维的比表面积为800～1500m2/g，总孔容积为0.35～0.65m2/g，孔径为
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：表面负载的TiO2颗粒的粒径为10～13nm。其它与实施方式一相同。
经检测本实施方式中TiO2颗粒的粒径为10～13nm，处于13nm的临界尺寸，因此具有高活性。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：负载型光催化剂为表面负载有2层TiO2颗粒的活性炭纤维。其它与实施方式一相同。
图3是本实施方式负载型光催化剂的扫描电镜图，负载型光催化剂表面致密、平整。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：负载型光催化剂为表面负载有3层TiO2颗粒的括性炭纤维。其它与实施方式一相同。
图4是本实施方式负载型光催化剂的扫描电镜图，负载型光催化剂表面致密、平整。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：负载型光催化剂为表面负载有4层TiO2颗粒的活性炭纤维。其它与实施方式一相同。
图5是本实施方式负载型光催化剂的扫描电镜图，负载型光催化剂表面致密、平整。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：负载型光催化剂为表面负载有1层TiO2颗粒的活性炭纤维。其它与实施方式一相同。
图2是本实施方式负载型光催化剂的扫描电镜图，负载型光催化剂表面致密、平整。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：负载型光催化剂为表面负载有5层TiO2颗粒的活性炭纤维。其它与实施方式一相同。
图6是本实施方式负载型光催化剂的扫描电镜图，表面负载性变差，负载型光催化剂表面未开裂，表面致密、平整。
具体实施方式八：本实施方式负载型光催化剂按以下步骤制备：一、将30～40mL钛酸四丁酯加入60～80mL乙醇中搅拌均匀，然后加入20～30mL冰醋酸搅拌均匀，得到溶液A；二、将30～40mL水和30～40mL乙醇混合，然后用浓HCl调节pH值至2～3，再加入1～2mL甲酰胺搅拌均匀得到溶液B；三、在20～40℃条件下将溶液B缓慢滴加入溶液A中，得到二氧化钛溶胶，再将二氧化钛溶胶置于20～40℃的环境中陈化2～3h；四、采用浸渍提拉法将经过陈化的二氧化钛溶胶涂覆于活性炭纤维上，然后用微波辐射，再转入高纯氮气吹扫、升温速率为5～10℃/min的环境中加热至200～250℃，并在200～250℃条件下恒温1～2h，然后再以5～10℃/min的速度加热至400±50℃，并在400±50℃条件下恒温煅烧2～3h，之后自然冷却至室温，即得到负载型光催化剂；其中步骤四操作1～5次。
本实施方式步骤四中高纯氮气的纯度为99.9％。本实施方式步骤三中溶液B按1滴/s的速度滴加。
本实施方式中用到的乙醇为无水乙醇。本实施方式溶液A为透明黄色溶液。
本实施方式步骤二中浓HCl不仅具有调节pH值的作用，而且催化作用。甲酰胺具有低蒸汽压和低挥发性，因此能够将同孔径中的醇溶剂均匀蒸发，从而减小干燥应力，避免干凝胶的开裂，大大提高了与基底的结合强度。同时以甲酰胺为成核中心，显著降低了二氧化钛结晶的温度，能大幅降低高热处理对基材活性炭纤维机械性能的损害。
本实施方式步骤四在400±50℃条件下恒温煅烧，不仅温度低，对基材活性炭纤维机械性能损害小，而且可节省大量能源。
当环境中苯浓度过大时本实施方式制备的负载型光催化剂的光催化效率初始阶段较低，这是由于负载型光催化剂的降解活性位是一定的，因此苯分子可能过饱和的吸附在TiO2的表面，一定程度上影响本实施方式负载型光催化剂对光的吸收以及空穴对苯的氧化效率；加之苯的结构比较稳定，在降解的中间过程中会生成一些更难降解的中间产物，覆盖在负载型光催化剂表面的活性位，所以初始阶段光催化分解去除率较低；但经过一段时间(不超过20min)后吸附平衡的缓冲作用失效，气相中苯的浓度又迅速降低。本实施方式负载型光催化剂在30～70℃、光照1h的条件下苯的去除率达28％以上。
表1是在不同负载次数(步骤四操作次数，即不同负载层数)的条件下本实施方式负载型光催化剂在1h内的苯分解去除率(其它制备及测试条件均相同)。
表1
  负载次数   苯的分解去除率(％)
  1   37.67
  2   39.53
  3   28.44
  4   29.63
  5   34.90
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤一中在搅拌的状态下将钛酸四丁酯加入乙醇。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤一中加入冰醋酸后搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为30±5min。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四中活性炭纤维先用浓度为1mol/L稀盐酸浸泡5～10min，然后用去离子水冲洗表面的盐酸，再在100～120℃条件下烘干2～3h，之后再涂覆二氧化钛溶胶。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四中浸渍提拉的速度为5～10cm/min。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四中微波辐射的功率为200～300W，频率为2.45GHz，微波辐射时间为1～2min。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四操作2次。其它步骤及参数与实施方式八相同。
在苯初始浓度为5853mg/m3、气相体系的温度恒定在70℃、紫外灯功率8W、紫外波长253.7nm、气体循环速率1L/min、光照时间为60min的条件下，本实施方式负载型光催化剂苯的分解率为28.19％。
在苯初始浓度为2926.5mg/m3、气相体系的温度恒定在70℃、紫外灯功率8W、紫外波长253.7nm、气体循环速率1L/min、光照时间为60min的条件下，本实施方式负载型光催化剂苯的分解率为28.75％。
在苯初始浓度为585.34mg/m3、气相体系的温度恒定在50℃、紫外灯功率8W、紫外波长253.7nm、气体循环速率1L/min、光照时间为40min的条件下，本实施方式负载型光催化剂苯的分解率为42.55％。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四操作3次。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四操作4次。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四中高纯氮气吹扫的流量为20～40mL/min。其它步骤及参数与实施方式八相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤四中400℃条件下恒温煅烧2.5h。其它步骤及参数与实施方式八相同。
表2是步骤四在不同温度条件下恒温煅烧二氧化钛溶胶所得到的负载型光催化剂在1h内的苯分解去除率(其它制备及测试条件均相同，二氧化钛均负载2次)。
表2
  煅烧温度(℃)   苯的分解去除率(％)
  300   14.66
  400   39.53
  500   28.75
  600   26.22
  700   22.90
  800   22.27

Claims (7)

1.一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于负载型光催化剂按以下步骤制备：一、将30～40mL钛酸四丁酯加入60～80mL乙醇中搅拌均匀，然后加入20～30mL冰醋酸搅拌均匀，得到溶液A；二、将30～40mL去离子水和30～40mL乙醇混合，然后用浓HCl调节pH值至2～3，再加入1～2mL甲酰胺搅拌均匀得到溶液B；三、在20～40℃条件下将溶液B缓慢滴加入溶液A中，得到二氧化钛溶胶，再将二氧化钛溶胶置于20～40℃的环境中陈化2～3h；四、采用浸渍提拉法将经过陈化的二氧化钛溶胶涂覆于活性炭纤维上，然后用微波辐射，再转入高纯氮气吹扫、升温速率为5～10℃/min的环境中加热至200～250℃，并在200～250℃条件下恒温1～2h，然后再以5～10℃/min的速度加热至400±50℃，并在400±50℃条件下恒温煅烧2～3h，之后自然冷却至室温，即得到负载型光催化剂；其中步骤四操作1～5次。
2.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中在搅拌的状态下将钛酸四丁酯加入乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中加入冰醋酸后搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为30±5min。
4.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中活性炭纤维先用浓度为1mol/L稀盐酸浸泡5～10min，然后用去离子水冲洗表面的盐酸，再在100～120℃条件下烘干2～3h，之后再涂覆二氧化钛溶胶。
5.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中浸渍提拉的速度为5～10cm/min。
6.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中微波辐射的功率为200～300W、频率为2.45GHz，微波辐射时间为1～2min。
7.根据权利要求1所述的一种负载型光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四操作2～4次。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102416187A (zh) * 2011-10-24 2012-04-18 山东红太阳保温材料有限公司 光触媒空气净化液及其制作方法
CN102671649A (zh) * 2012-04-05 2012-09-19 沈阳化工大学 一种饮用水除砷(iii)纳米光催化氧化剂的制备方法
CN105617991B (zh) * 2016-03-03 2018-08-14 广西大学 一种H-TiO2@N-G/C双功能催化吸附材料及其制备方法和应用
CN106111100A (zh) * 2016-06-16 2016-11-16 同济大学 一种中空活性碳纤维/二氧化钛纳米复合光催化剂的制备方法
CN106512977A (zh) * 2016-10-13 2017-03-22 河海大学 活性炭掺杂二氧化钛纳米光催化剂的制备方法及应用
CN108751355A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 江苏理工学院 一种粒子电极催化填料及其制备方法
CN109482243B (zh) * 2018-12-10 2022-02-25 怀化学院 TiO2/MOF-5复合光催化剂的制备方法
CN111330543B (zh) * 2020-03-17 2022-03-01 福建龙净环保股份有限公司 一种用于处理高湿度VOCs的疏水活性炭吸附剂及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1608727A (zh) * 2003-10-17 2005-04-27 中国科学院过程工程研究所 一种负载型TiO2光催化剂及其制备方法
CN101053845A (zh) * 2006-04-10 2007-10-17 上海市七宝中学 溶胶凝胶法制备活性炭－二氧化钛复合光催化剂的方法及其该光催化剂的应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1608727A (zh) * 2003-10-17 2005-04-27 中国科学院过程工程研究所 一种负载型TiO2光催化剂及其制备方法
CN101053845A (zh) * 2006-04-10 2007-10-17 上海市七宝中学 溶胶凝胶法制备活性炭－二氧化钛复合光催化剂的方法及其该光催化剂的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙玉凤等.溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜及其对甲醛溶液的光催化性能研究.有色矿冶24 3.2008,24(3),33-37.
孙玉凤等.溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜及其对甲醛溶液的光催化性能研究.有色矿冶24 3.2008,24(3),33-37. *

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