CN103240069A - 一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用，制备过程包括原料混合、成型、硬化、活化焙烧、水洗、烘干等工艺步骤。本发明的制备方法具有降低能耗、节约操作时间、简化操作工艺、简化使用设备和降低运行成本的优点，同时制备出的二氧化钛/活性炭光催化剂具有较高的去除污染物效率和重复使用率，较好的环境相容性和均匀性。

Description

一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
光催化降解技术具有常温常压下可进行，能彻底破坏有机物，没有二次污染且费用不太高等优点，被广泛应用于有机污染物降解、污水处理、空气净化等领域。
目前，复合型二氧化钛（TiO2）/活性炭光催化剂的制备方法有：浸涂法、溶胶凝胶法、微乳液法、化学气象沉积法、直接水解法等。其制备过程主要是以颗粒活性炭为载体负载TiO2或TiO2前驱体，然后再在400～500℃下进行焙烧，得到锐钛矿型TiO2。其中，颗粒活性炭的制备需要在高温下进行活化，而TiO2锐钛矿型的实现也需要在较高温度下进行焙烧。复合型TiO2/活性炭光催化剂的制备需要进行两步热处理，提高了能耗和操作成本。
化学法成型颗粒活性炭的制备过程主要是采用化学药剂浸渍碳源材料，在热捏合过程中生成焦油等可以起到增塑，并具有粘结性能的物质，实现原料的自成型，然后再在400～500℃下进行活化，制得颗粒活性炭。
在化学法制备颗粒活性炭的成型过程中负载TiO2或TiO2前驱体，然后再进行热处理，使TiO2在实现锐钛矿型的同时实现碳源材料的活化形成活性炭，即TiO2锐钛矿型的转变和碳源材料生成活性炭所需的热处理能量简化成一步完成，实现二氧化钛锐钛矿化的焙烧和碳源材料活化的同步进行，将有效降低能量消耗和成本。
在专利申请号200810034554.8中，主要是采用活性炭为载体，负载二氧化钛前驱体，再在惰性气体保护下煅烧，制得活性炭负载二氧化钛光催化剂。在专利号200510049369.2中，主要是以硝酸改性过的活性炭为载体，采用金属有机化学气相沉积法负载钛前驱物，再在惰性气体保护下煅烧，制得活性炭负载二氧化钛光催化剂。上述两个专利均以活性炭为载体，然而在活性炭的制备过程中需要高温活化过程，增加了能耗和操作成本。
在专利申请号200610033109.0和200610069446.5中，采用活性炭纤维为载体，制备活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂，同样增加了活性炭纤维制备过程中需要高温活化的能耗和操作成本。
在专利号03125428.4中，主要以酚醛树脂和二氧化钛为原料，先进性炭化，然后再采用KOH对炭化料进行活化，制得光催化剂-酚醛树脂基活性炭复合材料。该发明同样存在二步热处理过程，增加了能耗和操作成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化钛/活性炭光催化剂及其制备方法和应用，本发明的制备方法具有降低能耗、节约操作时间、简化操作工艺、简化使用设备和降低运行成本的优点，同时制备出的二氧化钛/活性炭光催化剂具有较高的去除污染物效率和重复使用率，较好的环境相容性和均匀性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法包括以下步骤：
（1）原料混合：将碳源材料与二氧化钛按质量比为1：0.01～0.3混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与助剂（按纯助剂的质量计）按质量比为1：0.75～2.5混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍0.5～12h；
（2）成型：将步骤（1）的浸渍原料在100～250℃下捏合10～120min，原料呈松散状态后，进行挤条成型；
（3）硬化：将步骤（2）的成型原料，在100～250℃下进行硬化1～6h；
（4）活化焙烧：将步骤（3）硬化后的产物，在350～550℃下活化焙烧0.5～4h；
（5）水洗、烘干：将步骤（4）活化焙烧后自然冷却的样品，采用60～100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即得二氧化钛/活性炭光催化剂。
所述的碳源材料为植物或果壳原料，粉碎成0.105～3.0mm粉末。
步骤（1）中所述的助剂为质量分数为10～80%的磷酸溶液、质量分数为10～80%的氯化锌溶液、或磷酸与硫酸的质量比为100：2～10的混合液。
所述的二氧化钛/活性炭光催化剂应用于有机污染物降解、污水处理或空气净化。
本发明的二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，利用化学法自成型颗粒活性炭的活化温度与TiO2锐钛矿相的焙烧温度相近，将TiO2颗粒负载于自成型颗粒活性炭的前驱体中，再在一定温度下进行热处理，实现二氧化钛锐钛矿化的焙烧和木质原料活化的同步进行，一步制成复合型二氧化钛/活性炭光催化剂。
本发明的显著优点在于：本发明的制备方法实现了二氧化钛锐钛矿化的焙烧和碳源材料活化的同步进行，即TiO2锐钛矿型的转变和碳源材料生成活性炭所需的热处理能量简化成一步完成，与原来的二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法比较，具有降低能耗、节约操作时间、简化操作工艺、简化使用设备和降低运行成本的优点，同时制备出的二氧化钛/活性炭光催化剂具有较高的去除污染物效率和重复使用率，较好的环境相容性和均匀性。
附图说明
图1是活性炭与二氧化钛/活性炭光催化剂的XRD衍射图，其中曲线a为活性炭，曲线b为二氧化钛/活性炭光催化剂。
具体实施方式
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将碳源材料与二氧化钛按质量比1：0.01～0.3混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与纯助剂按质量比1：0.75～2.5混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍0.5～12h。
（2）成型：将上述浸渍原料在100～250℃下捏合10～120min，原料呈松散状态后，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，在100～250℃下进行硬化1～6h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，在350～550℃下，活化焙烧0.5～4h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用60～100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
实施例1
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将含水量为10%的杉木屑与二氧化钛按质量比1：0.1混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与50%浓度的磷酸溶液按质量比1：1.5混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍6h。
（2）成型：将上述浸渍原料置于捏合机内，在120℃下捏合50min，原料呈松散状态后，置于双螺杆挤出机中，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，置于隧道干燥窑中在140℃下进行硬化2h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，置于高温转炉中，在450℃下，活化焙烧2h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
实施例2
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将含水量为12%的毛竹屑与二氧化钛按质量比1：0.01混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与60%浓度的磷酸溶液按质量比1：1.25混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍6h。
（2）成型：将上述浸渍原料置于捏合机内，在140℃下捏合40min，原料呈松散状态后，置于双螺杆挤出机中，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，置于隧道干燥窑中在230℃下进行硬化3h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，置于高温转炉中，在500℃下，活化焙烧1.5h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用80℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
实施例3
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将含水量为8%的椰壳与二氧化钛按质量比1：0.3混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与40%浓度的氯化锌溶液按质量比1：1.0混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍12h。
（2）成型：将上述浸渍原料置于捏合机内，在160℃下捏合30min，原料呈松散状态后，置于双螺杆挤出机中，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，置于隧道干燥窑中在160℃下进行硬化2h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，置于高温转炉中，在550℃下，活化焙烧1h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
实施例4
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将含水量为8%的杏核与二氧化钛按质量比1：0.01混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与70%浓度的磷酸按质量比1：2.5混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍6h。
（2）成型：将上述浸渍原料置于捏合机内，在180℃下捏合20min，原料呈松散状态后，置于双螺杆挤出机中，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，置于隧道干燥窑中在180℃下进行硬化2h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，置于高温转炉中，在350℃下，活化焙烧2h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用60℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
实施例5
一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
（1）原料混合：将含水量为5%的松木屑与二氧化钛按质量比1：0.2混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与50%浓度的磷酸硫酸混合液（其中，硫酸溶液所占的质量分数为6%）按质量比1：1.0混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍6h。
（2）成型：将上述浸渍原料置于捏合机内，在250℃下捏合10min，原料呈松散状态后，置于双螺杆挤出机中，进行挤条成型。
（3）硬化：将上述的成型原料，置于隧道干燥窑中在180℃下进行硬化2h。
（4）活化焙烧：将上述硬化后的产物，置于高温转炉中，在450℃下，活化焙烧2h。
（5）水洗、烘干：将上述的活化焙烧后自然冷却的样品，采用100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即可得到二氧化钛/活性炭光催化剂。
将0.2g二氧化钛/活性炭光催化剂置于50mL浓度为150mg/L的亚甲基蓝水溶液中，搅拌后开启汞灯，进行光催化反应。在紫外光照射30min后，去除率达到95%以上，到90分钟时已达到完全降解。将上述反应溶液过滤，取出二氧化钛/活性炭光催化剂，置于浓度为150mg/L的亚甲基蓝水溶液中，重复5次，呈现出与第一次试验几乎完全相同的降解曲线，亚甲基蓝的溶液去除率大于99%。另取0.2g二氧化钛/活性炭光催化剂置于50mL浓度为150mg/L的亚甲基蓝水溶液中在暗处进行反应，90分钟后亚甲基蓝并没有完全被吸附，说明本发明的二氧化钛/活性炭光催化剂具备光催化效果。
图1为活性炭与二氧化钛/活性炭光催化剂的XRD衍射图。其中，曲线a为活性炭的XRD衍射图；曲线b为二氧化钛/活性炭光催化剂的XRD衍射图。由图可知，曲线b具有锐钛矿型TiO2特征衍射峰(主峰：25.4o、38.0o、48.0o、54.7o和63.1o)，说明本发明的光催化剂的晶型为锐钛矿型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）原料混合：将碳源材料与二氧化钛按质量比为1：0.01～0.3混合，搅拌均匀，形成混合物，再将此混合物与助剂按质量比为1：0.75～2.5混合，搅拌均匀后，在室温下浸渍0.5～12h；
（2）成型：将步骤（1）的浸渍原料置于在100～250℃下捏合10～120min，原料呈松散状态后，挤条成型；
（3）硬化：将步骤（2）的成型原料，在100～250℃下进行硬化1～6h；
（4）活化焙烧：将步骤（3）硬化后的产物，在350～550℃下活化焙烧0.5～4h；
（5）水洗、烘干：将步骤（4）活化焙烧后自然冷却的样品，采用60～100℃的热水水洗至pH为6～7，然后烘干，即得二氧化钛/活性炭光催化剂。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，其特征在于：所述的碳源材料为植物或果壳原料，粉碎成0.105～3.0mm粉末。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛/活性炭光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的助剂为质量分数为10～80%的磷酸溶液、质量分数为10～80%的氯化锌溶液、或磷酸与硫酸的质量比为100：2～10的混合液。
4.一种如权利要求1所述的方法制得的二氧化钛/活性炭光催化剂。
5.一种如权利要求1所述的方法制得的二氧化钛/活性炭光催化剂的应用，其特征在于：所述的光催化剂应用于有机污染物降解、污水处理或空气净化。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104096540A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 同济大学 一种去除城市污泥中重金属和有机污染物的吸附催化材料的制备方法
CN106925247A (zh) * 2017-03-01 2017-07-07 中国人民解放军92609部队 同步成型的活性炭负载二氧化钛及其制备方法
CN109894132A (zh) * 2018-08-28 2019-06-18 福建省农业科学院农业工程技术研究所 以废弃物为碳源制备碳掺杂氧化钛可见光催化剂的方法
CN111617740A (zh) * 2020-05-25 2020-09-04 齐鲁工业大学 一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用
CN115634681A (zh) * 2022-10-19 2023-01-24 广东韩研活性炭科技股份有限公司 一种负载钛系催化剂的活性炭及其制备工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524611A (zh) * 2003-09-18 2004-09-01 武汉理工大学 光催化剂—酚醛树脂基活性炭复合材料及其制备方法
US20070149397A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Industrial Technology Research Institute Photocatalytic composite material, method for producing the same and application thereof
CN102145280A (zh) * 2011-02-15 2011-08-10 常州大学 稻壳活性炭/二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524611A (zh) * 2003-09-18 2004-09-01 武汉理工大学 光催化剂—酚醛树脂基活性炭复合材料及其制备方法
US20070149397A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Industrial Technology Research Institute Photocatalytic composite material, method for producing the same and application thereof
CN102145280A (zh) * 2011-02-15 2011-08-10 常州大学 稻壳活性炭/二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴开金等: "低温预处理磷酸法制备活性炭", 《福建农林大学学报（自然科学版）》 *
李金火等: "二氧化钛-活性炭复合光催化材料的制备及表征", 《无机盐工业》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104096540A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 同济大学 一种去除城市污泥中重金属和有机污染物的吸附催化材料的制备方法
CN106925247A (zh) * 2017-03-01 2017-07-07 中国人民解放军92609部队 同步成型的活性炭负载二氧化钛及其制备方法
CN109894132A (zh) * 2018-08-28 2019-06-18 福建省农业科学院农业工程技术研究所 以废弃物为碳源制备碳掺杂氧化钛可见光催化剂的方法
CN109894132B (zh) * 2018-08-28 2021-12-21 福建省农业科学院农业工程技术研究所 以废弃物为碳源制备碳掺杂氧化钛可见光催化剂的方法
CN111617740A (zh) * 2020-05-25 2020-09-04 齐鲁工业大学 一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用
CN111617740B (zh) * 2020-05-25 2022-06-28 齐鲁工业大学 一种分层炭/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用
CN115634681A (zh) * 2022-10-19 2023-01-24 广东韩研活性炭科技股份有限公司 一种负载钛系催化剂的活性炭及其制备工艺

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