CN102974355A - 一种负载纳米TiO2光催化剂转盘 - Google Patents

一种负载纳米TiO2光催化剂转盘 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，该转盘盘片以铁为载体，在表面上镀有TiO2光催化剂膜，镀膜中掺杂有镉，在微观状态下膜表面呈凹凸状。凹凸面的存在可有效增加光催化剂的比表面积；紫外光通过玻璃弹簧的空隙，可有效提高紫外光通量和传递距离，使光催化降解床中更多的TiO2膜表面受到光的照射，提高光催化降解污染物的效率。

Description

一种负载纳米TiO2光催化剂转盘
技术领域
本发明属于光催化剂制造技术领域，具体地说是一种负载纳米TiO2光催化剂转盘。
背景技术
目前，光催化剂的研究和应用已有多种文献报道，其中对固定相二氧化钛催化剂的研究尤为活跃。二氧化钛催化剂的载体一般选用石英砂，玻璃珠等硅酸盐材料。这些催化剂填充反应器实际应用时，因光降解床中的催化剂堆积密实，绝大部分紫外光线被载体所阻挡，从而阻碍了紫外光线在反应器中的传播和均匀分布，仅形成一个层面的有效催化区，降低了紫外光能的利用率。
对于二氧化钛膜催化剂的研究，目前多集中于对贵金属沉积、过渡金属盐的参杂和半导体材料的参杂，对于表面的宏观修饰研究很少。而对于光催化过程中增加紫外光通量及其传播距离方面的研究未见报道。另外，固定相催化剂的负载强度也是光催化剂使用寿命的重要指标之一，并且光催化剂膜的脱落会产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，从整体上提高光催化效率而提供一种负载纳米TiO2光催化剂转盘。
本发明的技术方案是：一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，该转盘盘片以铁为载体，在表面上镀有TiO2光催化剂膜，镀膜中掺杂有镉，在微观状态下膜表面呈凹凸状。
镀膜中所含二氧化钛粒子为10～15nm。
镀膜中所含二氧化镉粒子为15～25nm。
本发明的制备方法：
(1)取一定量的硝酸镉，配置成溶液，向其中滴加碳酸钠溶液，直至沉淀完全；
(2)对沉淀进行超声洗掉，加入一定量的冰醋酸，使其完全溶解；
(3)再溶解冰醋酸的溶液中加入体积为冰醋酸体积60％的乙醇，混合均匀，再缓慢滴加钛酸四丁酯，并不断搅拌，生成一种淡黄色胶体状物质；
(4)把铁盘盘片在胶体状物质中高速旋转，使胶状物质均匀的粘附在铁盘盘片上，厚度为3～5mm；
(5)先在80°恒温下反复烘干2～3小时，再在800℃～1000℃下程序升温煅烧3～4小时，即可得到掺镉的纳米级TiO2光催化剂转盘。
本发明的应用方法：调节废水的pH值为3.0～4.0；在废水中加入1～3ppm的Fe2+和0.1～0.3ppm的H2O2；让废水以120～220L/min流速通过光催化容器，启动紫外灯照射；在紫外光30分钟内的光催化降解率达到90％以上。
本发明的优点在于：以玻璃弹簧为载体，可有效提高紫外光在催化床中的照射面积，与玻璃珠为载体所制催化剂相比，可提高3倍以上，提高光催化降解污染物的效率，达到减少二次污染的目的。
具体实施方式
案例1：取80g硝酸镉，配置成溶液，向其中滴加5g碳酸钠溶液，直至沉淀完全；对沉淀进行超声洗掉，加入20g冰醋酸，使其完全溶解；再溶解冰醋酸的溶液中加入体积为冰醋酸体积60％的乙醇，混合均匀，再缓慢滴加5g钛酸四丁酯，并不断搅拌，生成一种淡黄色胶体状物质；把铁盘盘片在胶体状物质中高速旋转，使胶状物质均匀的粘附在铁盘盘片上，厚度为3mm；先在80°恒温下反复烘干2小时，再在800℃下程序升温煅烧3小时，即可得到掺镉的纳米级TiO2光催化剂转盘。经过负载纳米TiO2光催化剂转盘处理的废水，光催化降解率达到90％以上。
案列2：取100g硝酸镉，配置成溶液，向其中滴加10g碳酸钠溶液，直至沉淀完全；对沉淀进行超声洗掉，加入30g冰醋酸，使其完全溶解；再溶解冰醋酸的溶液中加入体积为冰醋酸体积60％的乙醇，混合均匀，再缓慢滴加10g钛酸四丁酯，并不断搅拌，生成一种淡黄色胶体状物质；把铁盘盘片在胶体状物质中高速旋转，使胶状物质均匀的粘附在铁盘盘片上，厚度为4mm；先在80°恒温下反复烘干2.5小时，再在900℃下程序升温煅烧3.5小时，即可得到掺镉的纳米级TiO2光催化剂转盘。经过负载纳米TiO2光催化剂转盘处理的废水，光催化降解率达到90％以上。
案例3：取120g硝酸镉，配置成溶液，向其中滴加15g碳酸钠溶液，直至沉淀完全；对沉淀进行超声洗掉，加入40g冰醋酸，使其完全溶解；再溶解冰醋酸的溶液中加入体积为冰醋酸体积60％的乙醇，混合均匀，再缓慢滴加15g钛酸四丁酯，并不断搅拌，生成一种淡黄色胶体状物质；把铁盘盘片在胶体状物质中高速旋转，使胶状物质均匀的粘附在铁盘盘片上，厚度为5mm；先在80°恒温下反复烘干3小时，再在1000℃下程序升温煅烧4小时，即可得到掺镉的纳米级TiO2光催化剂转盘。经过负载纳米TiO2光催化剂转盘处理的废水，光催化降解率达到90％以上。

Claims (4)

1.一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，其特征在于：该转盘盘片以铁为载体，在表面上镀有TiO2光催化剂膜，镀膜中掺杂有镉，在微观状态下膜表面呈凹凸状。
2.根据权利要求1所述一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，其特征在于：镀膜中所含二氧化钛粒子为10～15nm。
3.根据权利要求1所述一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，其特征在于：镀膜中所含二氧化镉粒子为15～25nm。
4.根据权利要求1所述一种负载纳米TiO2光催化剂转盘，其特征在于制备方法为：
(1)取一定量的硝酸镉，配置成溶液，向其中滴加碳酸钠溶液，直至沉淀完全；
(2)对沉淀进行超声洗掉，加入一定量的冰醋酸，使其完全溶解；
(3)再溶解冰醋酸的溶液中加入体积为冰醋酸体积60％的乙醇，混合均匀，再缓慢滴加钛酸四丁酯，并不断搅拌，生成一种淡黄色胶体状物质；
(4)把铁盘盘片在胶体状物质中高速旋转，使胶状物质均匀的粘附在铁盘盘片上，厚度为3～5mm；
(5)先在80°恒温下反复烘干2～3小时，再在800℃～1000℃下程序升温煅烧3～4小时，即可得到掺镉的纳米级TiO2光催化剂转盘。
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