CN103100425A - 纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用 - Google Patents

纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN103100425A
CN103100425A CN2013100156301A CN201310015630A CN103100425A CN 103100425 A CN103100425 A CN 103100425A CN 2013100156301 A CN2013100156301 A CN 2013100156301A CN 201310015630 A CN201310015630 A CN 201310015630A CN 103100425 A CN103100425 A CN 103100425A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polytetrafluoroethylene
ptfe
ball
nano titanium
titanium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100156301A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103100425B (zh
Inventor
何琴玉
钟伟
徐惠欣
陈振瑞
钟斌
李萍
刘俊明
李炜
王银珍
黄媛
贺冠南
谢元栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Normal University
Original Assignee
South China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Normal University filed Critical South China Normal University
Priority to CN201310015630.1A priority Critical patent/CN103100425B/zh
Publication of CN103100425A publication Critical patent/CN103100425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103100425B publication Critical patent/CN103100425B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

本发明是一种纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用。是直接用球磨的方法将纳米二氧化钛负载在聚四氟乙烯上，包括有如下步骤：1)将聚四氟乙烯圆筒置于圆筒状球磨罐中；2)将球与二氧化钛粉末按照球料比(10-30):1置于聚四氟乙烯圆筒腔内；3)调整球磨机的转速及球磨时间，即得到网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料。本发明的混织方法工艺简单、设备简单、成本低、易控制。网片状复合催化材料的应用是网片状复合催化材料的负载体能浮于不同密度的废水水体，以进行废水处理，二氧化钛在负载体上的比表面积比负载在板上的比表面积更大，但成本更低、操作更简单。

Description

纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用
技术领域
本发明是一种二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用，特别是一种将纳米光催化用二氧化钛（TiO2）与聚四氟乙烯混织成密度可调的网片状复合催化材料的方法，属于二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法的发明技术。 
背景技术
二氧化钛(TiO2) 廉价无毒,具有优异的光电性能,催化活性高,氧化能力强,化学稳定性好,作为光催化剂在大气、水体等环境中的有机和无机污染物降解方面无选择性,具有广阔的应用前景。研究表明：影响TiO2光催化活性的因素有很多，如晶粒大小、比表面积、表面吸附及表面态（表面羟基、氧空穴等）。因此， TiO2的晶粒大小尽量保持纳米级以获得高的比表面积。另一方面，我们希望用于光催化的TiO2在大气和水体中能够回收，所以希望不是纳米粉而是块体状的。这就在应用上产生了对TiO2形态要求上的矛盾。为了解决这一矛盾，很多学者采用将TiO2的纳米颗粒或者薄膜负载在块体材料上，一方面保持了纳米TiO2的高比表面积，另一方面易于回收。已采用的这些块体材料包括铝板、钛板、石墨烯、活性碳、玻璃片、碳毡、泡沸石、过滤纸、聚苯乙烯。由于克服了纳米颗粒的团聚，负载在块体上的TiO2纳米颗粒的比表面积得到提高，因而催化性能得到较大的提高。因此，纳米颗粒负载在载体上的方法值得采用。但是现有的方法都是采用化学沉积、喷涂凝胶、或者物理薄膜的制备方法，其制备过程复杂，成本高。同时这些块体只能沉积在水体的底部；由于太阳光透射到水体的底部时光强已经减弱，必然导致底部的光催化性能不如废水水体的表面或中间的光催化性能。因此，一种制备工艺简单、成本低、能浮在废水水体表面或者中间的密度可调的TiO2载体附着技术非常有意义和价值。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种工艺简单、设备简单、成本低、易控制的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法。
本发明的另一目的在于提供一种网片状复合催化材料的应用。
本发明的技术方案是：本发明的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，直接用球磨的方法将纳米二氧化钛负载在聚四氟乙烯上，包括有如下步骤：
1)将聚四氟乙烯圆筒置于圆筒状球磨罐中;
2)将研磨球与二氧化钛粉末按照比例为(10-30):1置于聚四氟乙烯圆筒腔内；
3)调整球磨机的转速及球磨时间，即得到网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料。
上述研磨球是玛瑙球或氧化锆球。
上述步骤1)中聚四氟乙烯圆筒的外径与圆筒状球磨罐的内径相同，且径向厚度为10mm-20mm，聚四氟乙烯圆筒的高度与圆筒状球磨罐的高度相同。
上述步骤2)中研磨球的重量是50克-120克，原料二氧化钛粉末为1.67克-12克，球料比为(10-30):1。
上述步骤3)中球磨机的转速为400rpm-900rpm。
上述步骤3)中球磨机的球磨时间为10小时-200小时。
上述网片中的纳米二氧化钛颗粒的平均粒径为50nm-500nm；上述作为原材料的二氧化钛粉末的平均粒径为0.5μm-2μm。
上述网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料的片状大小为1mm-5mm，密度为0.56-1.20g/cm3。
上述圆筒状球磨罐的容积为500ml-1000ml，上述圆筒状球磨罐的内径为100mm-300mm。
本发明纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的应用，网片状复合催化材料的负载体能浮于不同密度的废水水体，以进行废水处理，纳米二氧化钛在负载体上的比表面积比负载在板上的比表面积更大。
本发明由于采用高能球磨法一步制备纳米TiO2负载在聚四氟乙烯上成为几个毫米的网片状的方法，且网片状的密度和片的尺寸可调，可以根据具体光催化水体的需要来调整高能球磨时间和转速以及球料比，从而调整网片状的密度。网片状的密度可调非常重要，因为要求浮在废水水体表面或中间的这种片状催化复合物的密度必须小于或者等于水体的密度。而不同废水的密度可能不同。因此要求这种网片状的催化物的密度可调。这种网片状纳米TiO2-有机物复合物的优点在于能浮在水体表面或者中间，收集非常简单；能满足各种密度废水的悬浮要求。另一方面，这种网片状纳米TiO2-有机物复合物更增加了纳米TiO2的空间维度，几乎是三维，增加了其比表面积。该制备方法工艺简单、设备简单、成本低、易控制。本发明是一种方便实用的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法。
具体实施方式
实施例：
本发明纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，直接用球磨的方法将纳米二氧化钛负载在聚四氟乙烯上，并具有密度可调的特性，包括有如下步骤：
1)将聚四氟乙烯圆筒置于圆筒状球磨罐中;
2)将研磨球与二氧化钛粉末按照比例为(10-30):1置于聚四氟乙烯圆筒腔内；
3)调整球磨机的转速及球磨时间，即得到网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料。
上述研磨球是玛瑙球或氧化锆球。
上述步骤1)中聚四氟乙烯圆筒的外径与圆筒状球磨罐的内径相同，且径向厚度为10mm-20mm，聚四氟乙烯圆筒的高度与圆筒状球磨罐的高度相同。
上述步骤2)中研磨球的重量是50克-120克，原料二氧化钛粉末为1.67克-12克，球料比为(10-30):1。
上述步骤3)中球磨机的转速为400rpm-900rpm。
上述步骤3)中球磨机的球磨时间为10小时-200小时。
上述网片中的纳米二氧化钛颗粒的平均粒径为50nm-500nm；上述作为原材料的二氧化钛粉末的平均粒径为0.5μm-2μm。
上述网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料的片状大小为1mm-5mm，密度为0.56-1.20g/cm3。
上述圆筒状球磨罐的容积为500ml-1000ml，上述圆筒状球磨罐的内径为100mm-300mm。
本发明纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的应用，网片状复合催化材料的负载体能浮于不同密度的废水水体，以进行废水处理，纳米二氧化钛在负载体上的比表面积比负载在板上的比表面积更大。
本发明通过调整球磨时间、球料比、球磨机转速就可以分别调整片的密度和大小，片中TiO2的颗粒大小。球磨时间越长，片的密度越小，片中TiO2颗粒平均尺寸越小,片的平均尺寸先变大再变小；球料比越大，片的平均尺寸越小；转速越高，片先变大再变小，而片的密度越小，片中TiO2颗粒平均尺寸越小；TiO2原料颗粒尺寸越大，片中TiO2颗粒平均尺寸越大。
具体实施例如下：
实施例1： 
将径向厚度为10mm的圆筒状聚四氟乙烯，置于内径100mm的圆筒状球磨罐中（即圆筒状聚四氟乙烯的外径为100mm，内径为80mm），圆筒状球磨罐的容积为500ml，按照球料比为10:1将50g玛瑙球和5g平均粒径2μm的TiO2粉末置于圆筒状聚四氟乙烯的腔内。调整球磨机的转速至400rpm。球磨10小时，即可得到网片状纳米TiO2-聚四氟乙烯复合物。其网片状复合物中纳米TiO2颗粒尺寸平均为500nm，片状的大小3.6mm，密度1.20g/cm3。
实施例2： 
将径向厚度为20mm的圆筒状聚四氟乙烯置于内径300mm的圆筒状球磨罐中，圆筒状球磨罐的容积为1000ml，按照球料比10:1将120g的氧化锆球和12g平均粒径0.8μm的TiO2粉末置于聚四氟乙烯的空腔内。调整球磨机的转速至500rpm。球磨50小时，即可得到网片状纳米TiO2-聚四氟乙烯复合物。其网片状复合物中纳米TiO2颗粒尺寸平均为245nm，片状的大小5mm，密度0.91g/cm3。
实施例3：
将径向厚度15mm的圆筒状聚四氟乙烯置于内径300mm的圆筒状球磨罐中，圆筒状球磨罐的容积为1000ml，按照球料比30:1将90g玛瑙球和3g平均粒径0.5μm的TiO2粉末置于聚四氟乙烯的空腔内。调整球磨机的转速至900rpm。球磨200小时，即可得到网片状纳米TiO2-聚四氟乙烯复合物。其网片状复合物中纳米TiO2颗粒尺寸平均为50nm，片状的大小1.0mm，密度0.56g/cm3。
实施例4：
将径向厚度为10mm的圆筒状聚四氟乙烯置于内径200mm的圆筒状球磨罐中，圆筒状球磨罐的容积为800ml，按照球料比20:1将100g玛瑙球和5g平均粒径0.8μm的TiO2粉末置于聚四氟乙烯的空腔内。调整球磨机的转速至600rpm。球磨150小时，即可得到网片状纳米TiO2-聚四氟乙烯复合物。其网片状复合物中纳米TiO2颗粒尺寸平均为150nm，片状的大小1.5mm，密度0.63g/cm3。
实施例5：
将径向厚度为20mm的圆筒状聚四氟乙烯置于内径150mm的圆筒状球磨罐中，圆筒状球磨罐的容积为800ml，按照球料比20:1将100g氧化锆球和5g平均粒径0.7μm的TiO2粉末置于聚四氟乙烯（3）腔内。调整球磨机（1）的转速至800rpm。球磨120小时，即可得到网片状纳米TiO2-聚四氟乙烯复合物。其网片状复合物中纳米TiO2颗粒尺寸平均为130nm，片状的大小2.0mm，密度0.67g/cm3。

Claims (10)

1.一种纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于直接用球磨的方法将纳米二氧化钛负载在聚四氟乙烯上，包括有如下步骤：
1)将聚四氟乙烯圆筒置于圆筒状球磨罐中;
2)将研磨球与二氧化钛粉末按照比例为(10-30):1置于聚四氟乙烯圆筒腔内；
3)调整球磨机的转速及球磨时间，即得到网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述研磨球是玛瑙球或氧化锆球。
3.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述步骤1)中聚四氟乙烯圆筒的外径与圆筒状球磨罐的内径相同，且径向厚度为10mm-20mm，聚四氟乙烯圆筒的高度与圆筒状球磨罐的高度相同。
4.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述步骤2)中研磨球的重量是50克-120克，原料二氧化钛粉末为1.67克-12克，球料比为(10-30):1。
5.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述步骤3)中球磨机的转速为400rpm-900rpm。
6.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述步骤3)中球磨机的球磨时间为10小时-200小时。
7.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述网片中的纳米二氧化钛颗粒的平均粒径为50nm-500nm；上述作为原材料的二氧化钛粉末的平均粒径为0.5μm-2μm。
8.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述网片状纳米二氧化钛-聚四氟乙烯复合催化材料的片状大小为1mm-5mm，密度为0.56-1.20g/cm3。
9.根据权利要求1所述的纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法，其特征在于上述圆筒状球磨罐的容积为500ml-1000ml，上述圆筒状球磨罐的内径为100mm-300mm。
10.一种纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的应用，其特征在于网片状复合催化材料的负载体能浮于不同密度的废水水体，以进行废水处理，纳米二氧化钛在负载体上的比表面积比负载在板上的比表面积更大。
CN201310015630.1A 2013-01-16 2013-01-16 纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用 Expired - Fee Related CN103100425B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310015630.1A CN103100425B (zh) 2013-01-16 2013-01-16 纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310015630.1A CN103100425B (zh) 2013-01-16 2013-01-16 纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103100425A true CN103100425A (zh) 2013-05-15
CN103100425B CN103100425B (zh) 2014-12-24

Family

ID=48308815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310015630.1A Expired - Fee Related CN103100425B (zh) 2013-01-16 2013-01-16 纳米二氧化钛与聚四氟乙烯混织成网片状复合催化材料的方法及网片状复合催化材料的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103100425B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103910403A (zh) * 2014-03-17 2014-07-09 华南师范大学 一种低成本处理废水中有机污染物的工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368193A (en) * 1966-12-05 1968-02-06 Navy Usa Deep submergence hydrophone
CN101629004A (zh) * 2009-07-30 2010-01-20 上海交通大学 稀土改性纳米TiO2/聚四氟乙烯复合材料制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368193A (en) * 1966-12-05 1968-02-06 Navy Usa Deep submergence hydrophone
CN101629004A (zh) * 2009-07-30 2010-01-20 上海交通大学 稀土改性纳米TiO2/聚四氟乙烯复合材料制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAMORU SENNA等: "Introduction of oxygen vacancies and fluorine into TiO2 nanoparticles by co-milling with PTFE", 《JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY》 *
MAMORU SENNA等: "Introduction of oxygen vacancies and fluorine into TiO2 nanoparticles by co-milling with PTFE", 《JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY》, vol. 187, 4 January 2012 (2012-01-04) *
TETSUTO NAKASHIMA等: "Photocatalytic decomposition of estrogens in aquatic environment by reciprocating immersion of TiO2-modified polytetrafluoroethylene mesh sheets", 《JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A:CHEMISTRY》 *
TETSUTO NAKASHIMA等: "Photocatalytic decomposition of estrogens in aquatic environment by reciprocating immersion of TiO2-modified polytetrafluoroethylene mesh sheets", 《JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A:CHEMISTRY》, vol. 160, 31 December 2003 (2003-12-31) *
钱方针: "高能球磨法制备铁与聚四氟乙烯纳米复合材料", 《高能球磨法制备铁与聚四氟乙烯纳米复合材料》, no. 1, 31 March 2004 (2004-03-31) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103910403A (zh) * 2014-03-17 2014-07-09 华南师范大学 一种低成本处理废水中有机污染物的工艺
CN103910403B (zh) * 2014-03-17 2016-01-20 华南师范大学 一种低成本处理废水中有机污染物的工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103100425B (zh) 2014-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xing et al. Recent advances in floating TiO2-based photocatalysts for environmental application
He et al. Waste eggshell membrane-templated CuO-ZnO nanocomposites with enhanced adsorption, catalysis and antibacterial properties for water purification
Lu et al. Improved recyclability and selectivity of environment-friendly MFA-based heterojunction imprinted photocatalyst for secondary pollution free tetracycline orientation degradation
Lin et al. Recent advance of macroscopic metal-organic frameworks for water treatment: A review
Leong et al. Ni (OH) 2 decorated rutile TiO2 for efficient removal of tetracycline from wastewater
Chen et al. Robust three-dimensional g-C3N4@ cellulose aerogel enhanced by cross-linked polyester fibers for simultaneous removal of hexavalent chromium and antibiotics
Li et al. Facile synthesis of TiO2/CNC nanocomposites for enhanced Cr (VI) photoreduction: Synergistic roles of cellulose nanocrystals
Jiang et al. Synthesis of ZnO particles with multi-layer and biomorphic porous microstructures and ZnO/rGO composites and their applications for photocatalysis
Bao et al. Si-doped mesoporous TiO2 continuous fibers: preparation by centrifugal spinning and photocatalytic properties
El Messaoudi et al. A comparative review of the adsorption and photocatalytic degradation of tetracycline in aquatic environment by g-C3N4-based materials
Wang et al. Enhanced photocatalytic properties of CeO2/TiO2 heterostructures for phenol degradation
Khanmohammadi et al. Insights into mesoporous MCM-41-supported titania decorated with CuO nanoparticles for enhanced photodegradation of tetracycline antibiotic
Rana et al. Graphitic carbon nitride based immobilized and non-immobilized floating photocatalysts for environmental remediation
Chen et al. Separable and recyclable meso-carbon@ TiO2/carbon fiber composites for visible-light photocatalysis and photoelectrocatalysis
Wang et al. Synthesis, structural characterization and evaluation of floating BN codoped TiO2/expanded perlite composites with enhanced visible light photoactivity
Liu et al. WO3 QDs enhanced photocatalytic and electrochemical perfomance of GO/TiO2 composite
Rouhani et al. Nanostructured zirconium titanate fibers prepared by particulate sol–gel and cellulose templating techniques
Hajiali et al. Synthesis and characterization of Bi2MoO6/MIL-101 (Fe) as a novel composite with enhanced photocatalytic performance: Effect of water matrix and reaction mechanism
Yu et al. HKUST-1-Derived Cu@ Cu (I)@ Cu (II)/Carbon adsorbents for ciprofloxacin removal with high adsorption performance
WO2022252175A1 (zh) 一种纳米CeZnO x掺杂多孔氮化碳水凝胶粒子的制备方法及应用
Özcan et al. Investigation of photocatalytic properties of TiO2 nanoparticle coating on fly ash and red mud based porous ceramic substrate
Gaur et al. Porous BaTiO3 ceramic with enhanced piezocatalytic activity for water cleaning application
Zheng et al. Preparation and model construction of novel 2D nanocomposite of Zn-P-GCNN and its mechanisms of synergistic adsorption for Cu (II) and methylene blue
Boikanyo et al. Carbon-supported photocatalysts for organic dye photodegradation
Zhao et al. Fly ash cenospheres as multifunctional supports of g-C3N4/N-TiO2 with enhanced visible-light photocatalytic activity and adsorption

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141224

Termination date: 20210116

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee