CN102511953A - 一种改进的具有光催化效果的人工花卉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于光催化领域的一种改进的具有光催化效果的人工花卉的制备方法。包括如下步骤：制备TiO2纳米带材料；制备TiO2纳米带复合材料；制备TiO2纳米带或纳米带复合材料的溶液，通过浸泡或喷涂的方法制备载有TiO2纳米带或TiO2纳米带复合材料的人工花卉，载有TiO2纳米带的人工花卉其表面可附着更多的TiO2光触媒材料，相比目前所采用TiO2纳米颗粒的花卉，可提高其光净化及杀菌等性能。当采用TiO2复合光触媒材料时，可进一步提高这些性能。这为改进人工花卉的光催化效果提供了一个新的途径。
Description
技术领域
本发明属光催化(光触媒)领域，特别涉及利用纳米结构的二氧化钛(TiO2)作为光触媒材料的一种人工花卉的制备。
背景技术
光触媒技术在很多领域有广泛的应用，如污水处理、室内空气的净化等。利用光触媒材料TiO2、Ag等，可以有效分解有机分子以及甲醛等有害气体，在杀菌、净化空气等方面起着重要的作用。TiO2是目前应用最广泛的光触媒材料。与其他材料相比，TiO2具有较大的比表面积，光催化性能优异；并且可循环使用，使用寿命长。目前常用的TiO2结构一般为直径几十个纳米的颗粒结构。这种结构的TiO2在水中易于分散，可以通过喷涂或者浸渍在载体表面，如墙面、人工花卉上等，以起到净化空气的效果。其中，利用TiO2纳米结构喷涂或浸渍的人工花卉具有美观、制备简单、成本低、摆放方便等优点，是光触媒应用的一大热点。
人工花卉表面由直径几十个微米的纤维交织构成，而目前市场上光催化效果最好的P25 TiO2的颗粒直径只有25纳米，在喷涂或者浸泡时，只能以密实的纤维为载体，而大量的纤维之间的空隙中无法承载光触媒材料，从而单位面积的花卉可进行光催化的材料较少，限制了花卉的整体光催化效果。
TiO2纳米带结构，是近年来发现的一种新的准一维结构，在水中也可以很好的分散，应用方便，其光催化效果也与P25相当。而TiO2纳米带具有几百纳米的宽度及几十微米至几个毫米的长度，在本发明中，将其应用到人工花卉中，TiO2纳米带易于在花卉的纤维结构上及空隙中填充，从而可提高单位面积的光催化效果。当采用Ag或者Fe等金属掺杂TiO2纳米带制备复合材料时，可将光催化效果提高一倍；并且也可有效增加光触媒材料对可见光(或日光灯光线)的吸收。因而，利用这种复合材料制备在人工花卉上时，可使其净化效果进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进人工花卉光触媒效果的方法，该方法采用准一维结构的TiO2纳米带结构代替目前所用的TiO2纳米颗粒材料，包括如下步骤：
A.制备TiO2纳米带：
a.将TiO2纳米颗粒加入氢氧化钠(NaOH)水溶液中，磁力搅拌均匀，将所得混合溶液放入反应釜中，180-200℃下反应12-24小时，生成钛酸钠纳米带；b.将步骤a所得沉淀用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性；c.将步骤b所得抽滤后产物浸泡于HCl溶液中，生成钛酸纳米带；d.将步骤c所得固体产物用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，再经干燥、550～650℃下煅烧1～3小时，获得TiO2纳米带；
B.制备TiO2纳米带复合材料：
配制AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的混合溶液，将TiO2纳米带加入此混合溶液中，并在70～90℃下强力搅拌2h以上，取固体产物，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，而后真空干燥，将干燥后产物在350～450℃下煅烧3～5h，便得到Ag或Fe掺杂的TiO2纳米带复合材料；
C.光触媒溶液的制备：将步骤A所得TiO2纳米带或步骤B所得TiO2纳米带复合材料溶于酒精或者水中，搅拌均匀，得到悬浊液；
D.人工花卉的制备：通过浸泡或喷涂的方法将悬浊液制备在人工花卉上，从而得到载有TiO2纳米带或TiO2纳米带复合材料的人工花卉。
所述TiO2纳米颗粒优选商业化的P25TiO2纳米颗粒。
步骤A中所述在180-200℃下反应12-24小时，是为了保证反应产物为纳米带结构，并且其长度为几十微米、宽度为几百纳米。
步骤A中所述干燥的条件为50～70℃下干燥1～3小时。
步骤A所述煅烧的优选条件为600℃下煅烧2小时。
步骤B中所述真空干燥的条件为80～120℃下真空干燥1～3h。
步骤B中所述煅烧的优选条件为400℃下煅烧4小时。
步骤B中配制的AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的混合溶液中，AgNO3或Fe(NO3)3的浓度为10-40mmol/L，尿素浓度为200-800mmol/L，AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的摩尔比为1∶(10～30)，优选条件：AgNO3或Fe(NO3)3的浓度为24mmol/L，尿素浓度为420mmol/L。
步骤B中TiO2纳米带加入混合溶液时的搅拌温度为70～90℃，优选80℃，以促进尿素的水解。
步骤D人工花卉的制备方法优选为：将人工花卉浸泡在悬浊液里5～20min，取出并在50～70℃干燥。
本发明的有益效果是采用本发明的方法制备出的人工花卉，其表面可附着更多的TiO2光触媒材料，相比目前所采用TiO2纳米颗粒的花卉，可提高其光净化及杀菌等性能。当采用TiO2复合光触媒材料时，可进一步提高这些性能。这为改进人工花卉的光催化效果提供了一个新的途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体说明：
实施例1
A.TiO2纳米带制备：
a.将1克商业化的P25 TiO2纳米颗粒加入100ml氢氧化钠去离子水溶液(NaOH 10mol/L)中，磁力搅拌均匀；
b.将混合溶液转入反应釜中，200℃下反应24小时，生成了钛酸钠纳米带；
c.将步骤b所得产物用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性；
d.配置250ml HCl溶液(HCl 0.1mol/L)，并搅拌均匀，将c中抽滤后产物浸泡于此溶液中24小时，获得钛酸纳米带；
e.将钛酸纳米带用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，然后在60℃干燥2h，在600℃下煅烧2h，获得TiO2纳米带。
B.TiO2光触媒溶液的制备：
将1g TiO2纳米带溶于100ml水中，搅拌均匀，得到悬浊液。
C.人工花卉的制备：
将市场购买的绢花浸泡在步骤B所得的悬浊液里10min，取出并在60℃下完全干燥，从而得到载有TiO2纳米带的绢花。
实施例2
A.TiO2纳米带制备：
a.将1克商业化的P25 TiO2纳米颗粒加入100ml氢氧化钠去离子水溶液(NaOH 10mol/L)中，磁力搅拌均匀；
b.将混合溶液转入反应釜中，200℃下反应24小时，生成了钛酸钠纳米带；
c.将步骤b所得产物用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性；
d.配置250ml HCl溶液(HCl 0.1mol/L)，并搅拌均匀，将c中抽滤后产物浸泡于此溶液中24小时，获得钛酸纳米带；
e.将钛酸纳米带用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，然后在60℃干燥2h，在600℃下煅烧2h，获得TiO2纳米带。
B.TiO2纳米带掺Ag复合材料的制备：
a.配置AgNO3与尿素的混合溶液15ml，并搅拌均匀，其中，AgNO3浓度为24mmol/L，与尿素浓度为420mmol/L；
b.将0.15g步骤A中所制备得到的TiO2纳米带加入此混合溶液中，并在80℃下强力搅拌4h；
c.取固体产物，去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，而后100℃下真空干燥2h；
d.将干燥后产物在400℃下高温煅烧4h，得到Ag掺杂的TiO2纳米带复合材料。
C.TiO2光触媒溶液的制备：
将1g Ag掺杂的TiO2纳米带复合材料溶于100ml水中，搅拌均匀，得到悬浊液。
D.人工花卉的制备：
将市场购买的绢花浸泡在步骤C所得悬浊液里10min，取出并在60℃下完全干燥，得到载有TiO2纳米带复合材料的绢花。
实施例3
A.TiO2纳米带制备：
a.将2克商业化的P25 TiO2纳米颗粒加入200ml浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液中，磁力搅拌均匀；
b.将混合溶液转入反应釜中，190℃下反应20小时，生成了钛酸钠纳米带；
c.将步骤b所得产物用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性；
d.配置500ml HCl溶液(HCl 0.1mol/L)，并搅拌均匀，将c中抽滤后产物浸泡于此溶液中24小时，获得钛酸纳米带；
e.将钛酸纳米带用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，然后在50℃干燥4h，在600℃下煅烧2h，获得TiO2纳米带。
B.TiO2纳米带掺Fe复合材料的制备：
a.配置Fe(NO3)3与尿素的混合溶液15ml，并搅拌均匀，其中，Fe(NO3)3浓度为24mmol/L，与尿素浓度为420mmol/L；
b.将0.15g步骤A中所制备得到的TiO2纳米带加入此混合溶液中，并在80℃下强力搅拌4h；
c.取固体产物，去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，而后90℃下真空干燥2.5h；
d.将干燥后产物在400℃下高温煅烧4h，得到Fe掺杂的TiO2纳米带复合材料。
C.TiO2光触媒溶液的制备：
将1g Fe掺杂的TiO2纳米带复合材料溶于100ml酒精中，搅拌均匀，得到悬浊液。
D.人工花卉的制备：
将悬浊液喷涂在市场购买的绢花上，干燥后即得到载有TiO2纳米带复合材料的绢花。
Claims (10)
1.一种具有光催化效果的人工花卉的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
A.制备TiO2纳米带：
a.将TiO2纳米颗粒加入氢氧化钠溶液中，磁力搅拌均匀，将所得混合溶液放入反应釜中，180-200℃下反应12-24小时，生成钛酸钠纳米带；b.将步骤a所得沉淀用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性；c.将步骤b所得抽滤后产物于HCl溶液中浸泡，生成钛酸纳米带；d.将步骤c所得固体产物用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，再经干燥、550～650℃下煅烧1～3小时，获得TiO2纳米带；
B.制备TiO2纳米带复合材料：
配制AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的混合溶液，将TiO2纳米带加入此混合溶液中，并在70～90℃下搅拌2h以上，取固体产物，用去离子水洗涤、抽滤，至滤液为中性，而后真空干燥，将干燥后产物在350～450℃下煅烧3～5h，便得到Ag或Fe掺杂的TiO2纳米带复合材料；
C.光触媒溶液的制备：将步骤A所得TiO2纳米带或步骤B所得TiO2纳米带复合材料溶于酒精或者水中，搅拌均匀，得到悬浊液；
D.人工花卉的制备：通过将人工花卉在悬浊液中浸泡，或者将悬浊液喷涂在人工花卉的方法，从而得到载有TiO2纳米带或TiO2纳米带复合材料的人工花卉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤B中AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的混合溶液中，AgNO3或Fe(NO3)3浓度为10-40mmol/L，尿素浓度为200-800mmol/L，AgNO3或Fe(NO3)3与尿素的摩尔比为1∶(10～30)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：AgNO3或Fe(NO3)3的浓度为24mmol/L，尿素浓度为420mmol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤A中所述干燥的条件为50～70℃下干燥1～3小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤A所述煅烧的条件为600℃下煅烧2小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤B中所述真空干燥的条件为80～120℃下真空干燥1～3h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤D人工花卉的制备方法为：将人工花卉浸泡在悬浊液里5～20min，取出并在50～70℃干燥。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤B中所述煅烧的条件为400℃下煅烧4h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述TiO2纳米颗粒为商业化的P25TiO2纳米颗粒。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤B中所述搅拌的温度为80℃。
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| CN108714422A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-30 | 山东大学 | 一种混合钛酸盐纳米带负载金属钯纳米颗粒整体式催化剂及其制备方法与应用 |
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| CN101439198A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-05-27 | 金光洙 | 一种在假花上涂布光催化剂的工艺 |
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