CN102441372A - 一种提高纳米二氧化钛光催化性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高纳米二氧化钛光催化性能的方法，通过将4～7％硫酸钛（TiOSO4)与0.1％～0.4％四丁基氢氧化铵(C16H37N0)水解，对纳米TiO2进行掺杂改性，制成TiO2-C，高TiO2光催化活性，扩大二氧化钛的比面积，抑制高温下TiO2晶型的转变，使其在更大范围光波段下可产生光催化响应。同时，利用活性炭作为纳米Ti02的负载体，利用活性碳的吸附性，使各种污染物快速富集，为TIO2光催化剂提供一个较高污染物浓度的环境，提高净化效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高二氧化钛光催化性能的方法。
背景技术
纳米二氧化钛由于独特的光催化特性，在空气净化处理中有着十分广泛的应用前景。但TiO2带隙较宽(3.2eV)，只能响应波长小于400nm的紫外光，大大影响了光能利用效率，加之光生电广和光生空穴易于复合，光量广效率低，严重制约了TiO2光催化效应的实际应用效率。另外，污染物浓度大小直接影响纳米二氧化钛光催化净化效率。
发明内容
本发明提供了一种提高二氧化钛光催化性能的方法。
本发明通过如下方法实现：通过将C元素掺杂到Ti02中，对纳米Ti02进行掺杂改性，提高TiO2光催化活性，扩大二氧化钛的比面积，抑制高温下Ti02晶型的转变，使其在更大范围光波段下可产生光催化响应。同时，利用活性炭作为纳米Ti02的负载体，利用活性碳的吸附性，使各种污染物快速富集，为TIO2光催化剂提供一个较高污染物浓度的环境，提高净化效率。
1、TiO2-C前驱体浆液的制备方法：将4～7％硫酸钛（TiOSO4 )与0.1％～0.4％四丁基氢氧化铵(C16H37N0)水解，加入适量的分散剂、稳定剂于水中；采用SFJ-400型高速分散机，以3000r／min的转速高速搅拌1h，用氨水调节pH值至9～10，超声分散15min。再以3000r／min转速搅拌20min之后，调节pH值9～10，将涂料调至合适粘度(粘度计为60～80s)，再充分搅拌(1 000r／min)30min，均匀后即成涂料产品。
2、TiO2-C以活性炭为载体的负载方法：活性炭层厚度约1m。光催化剂负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的催化剂层，将预制好的TiO2-C前驱体浆液用浸渍法负载。浸涂3次，每次浸涂后均维持在100℃～300℃，真空条件下烘干4h。以活性炭为载体的TiO2-C光催化剂负载成功。
3、将支承体、活性炭和TiO2-C光催化剂构造成具有直通孔的多层结构的蜂窝状整体式净化网，其最内层采用耐水牛皮纸作为支撑体。构成六角蜂窝状孔，六角形边长为1mm。六角蜂窝作为光和气体的直通孔道。在支承体上粘接活性炭形成吸附层。以聚丙烯酸丁酯乳为胶胶粘剂，所用的活性炭是60～400目间的高碘值粉炭如椰壳炭、果壳炭等，担载时要形成均匀活性炭层。
采用本发明方法，由于原料价格低廉，使得生产成本降低。通过TiO2与C的掺和，提高了TiO2的催化性能，扩展了反应的波长范围，使TiO2的比表面积达到了140～180 m2/g，同时利用活性炭的吸附特性，提高污染物浓度，为催化反应提供了良好的外部反应条件，综上各种方法协同作用，大大提高了二氧化钛光催化净化效率，具有良好的市场前景和经济价值。
具体实施方式
TiO2-C前驱体浆液的制备：分别将4%和7％硫酸钛（TiOSO4 )与0.1％和0.4％四丁基氢氧化铵(C16H37N0)水解，加入适量的分散剂、稳定剂于水中；采用SFJ-400型高速分散机，以3000r／min的转速高速搅拌1h，用氨水调节pH值至9～10，超声分散15min。再以3000r／min转速搅拌20min之后，调节pH值9～10，将涂料调至合适粘度(粘度计为60～80s)，再充分搅拌(1 000r／min)30min，均匀后即成涂料产品。
TiO2-C以活性炭为载体的负载：活性炭层厚度约1m，光催化剂负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的催化剂层，将预制好的TiO2-C前驱体浆液用浸渍法负载。浸涂3次，每次浸涂后均维持在100℃～300℃，真空条件下烘干4h。以活性炭为载体的TiO2-C光催化剂负载成功。
将支承体、活性炭和TiO2-C光催化剂构造成具有直通孔的多层结构的蜂窝状整体式净化网，其最内层采用耐水牛皮纸作为支撑体。构成六角蜂窝状孔，六角形边长为1mm。六角蜂窝作为光和气体的直通孔道。在支承体上粘接活性炭形成吸附层。以聚丙烯酸丁酯乳为胶胶粘剂，所用的活性炭是60～400目间的高碘值粉炭如椰壳炭、果壳炭等，担载时要形成均匀活性炭层。
Claims (5)
1.一种提高纳米二氧化钛光催化性能的方法，其特征在于：将C元素掺杂到Ti02中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）TiO2-C前驱体浆液的制备；
（2）TiO2-C以活性炭为载体的负载；
（3）将支承体、活性炭和TiO2-C光催化剂构造成具有直通孔的多层结构的蜂窝状整体式净化网。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）的方法如下：
将4～7％硫酸钛与0.1％～0.4％四丁基氢氧化铵水解，加入适量的分散剂、稳定剂于水中；采用SFJ-400型高速分散机，以3000r／min的转速高速搅拌1h，用氨水调节pH值至9～10，超声分散15min；
再以3000r／min转速搅拌20min之后，调节pH值9～10，将涂料调至粘度60～80s，再在1 000r／min条件下充分搅拌30min，均匀后即成涂料产品。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（2）的方法如下：
光催化剂负载在活性炭粉末颗粒上形成最外层的催化剂层，将预制好的TiO2-C前驱体浆液用浸渍法负载，浸涂3次，每次浸涂后均维持在100℃～300℃，真空条件下烘干4h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（3）的方法如下：
在支承体上粘接活性炭形成吸附层，以聚丙烯酸丁酯乳为胶胶粘剂，所用的活性炭是60～400目间的高碘值粉炭，担载时形成均匀活性炭层。
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