CN103962118B - 一种TiO2光触媒网的制备方法以及TiO2光触媒网 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TiO2光触媒网的制备方法以及TiO2光触媒网，通过常温下的溶胶法制备出TiO2溶胶，再对其进行高温相转变处理得到TiO2光触媒网。本发明采用溶胶生长的方式，使得纳米TiO2与金属网基材的结合力非常牢固；同时在金属网上形成的纳米级的TiO2乳突状结构能够吸附有机污染气体，使得其在低浓度下的有机污染物催化降解效率很高。另一方面，本发明采用反应条件温和的溶胶法，使得生产设备简单，能源消耗低，适合大批量的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种光触媒网的制备方法以及光触媒网，特别是涉及一种TiO2光触媒网的制备方法以及TiO2光触媒网。
背景技术
自1972年发现纳米TiO2的光催化现象以来，纳米光催化技术得到了飞速的发展，它具有反应条件温和、能耗低、二次污染少、可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物等优点。至今，已发现有3000多种有机化合物在紫外线的照射下可通过TiO2等光催化材料迅速分解，特别在污染物浓度较低或用其他方法难以处理时，这种方法优势更明显。具有多相光催化剂的半导体包括TiO2，WO3，CdS，锯齿nO，锯齿nS，MoO3，PbS等，其中TiO2、CdS和锯齿nO的催化活性最高，但后两者光照时因阳极光腐蚀会产生对生物和环境都有害的离子。而TiO2是一种n型半导体材料，有强的氧化性，光催化技术直接用空气中TiO2做作氧化剂，能氧化大部分的有机污染物及无机污染物，将其最终降解为CO2等无害物质，而且其反应条件温和(常温、常压)，活性高，热稳定性好，价格便宜，对人体无害而成为人们最为关注的一种。以TiO2为催化剂，利用光催化的方法氧化降解空气中的VOC s是近年来日益受到重视的一项污染治理新技术。
传统的TiO2光触媒网的制备方法通常为先将TiO2光触媒粉末分散在溶剂中，之后再涂覆在金属网上以形成TiO2光触媒网。但是，用这种方法制备的TiO2光触媒网其上面的TiO2光触媒与金属网的结合力较低，容易导致TiO2光触媒从金属网上面脱落；另一方面，此法制备的TiO2光触媒网对于低浓度的有机污染物的降解效率较低。所以，如何增强TiO2光触媒与基底材料的结合力以及如何提高低浓度下的 有机污染物催化降解效率成为推广TiO2光触媒在空气净化领域应用的两个重要的技术关键点。
发明内容
本发明的目的是提出一种与基底材料的结合力强、低浓度下的有机污染物催化降解效率高的TiO2光触媒网的制备方法以及用该制备方法制备的TiO2光触媒网。
为实现上述目的，本发明提供了一种TiO2光触媒网的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
A、将钛酸丁酯加入到乙醇中，配成二者之间的体积比为1:2～1:4的混合溶液，并充分搅拌均匀；
B、将步骤A中的混合溶液的PH值调节为1～1.5；
C、剧烈搅拌下逐滴加入占混合溶液总体积2～7％的去离子水；
D、在20～30℃的条件下剧烈搅拌2～3h，制得透明溶胶；
E、在步骤D中制备的透明溶胶中添加去离子水，稀释到二氧化钛的含量为0.2～0.5mol/L；
F、将100～300目的金属网放入溶胶中浸泡1min，之后以1～5mm/s的速度向上提拉成膜；
G、在60～80℃的干燥箱中干燥1～3h；
H、转移放入380～500℃的马弗炉中煅烧1～4h。
优选地，所述步骤F中的金属网为至少部分折叠成锯齿形的金属网。
进一步，优选地，在执行步骤H之前重复所述步骤F、步骤G至少一次。
本发明还提供了一种TiO2光触媒网，所述TiO2光触媒网由上述的制备方法制得。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明一种TiO2光触媒网的制备方法，在常温下制备出TiO2溶胶，再对其进行高温相转变处理得到TiO2光触媒网。采用溶胶生长的 方式，使得纳米TiO2与金属网基材的结合力非常牢固；同时在金属网上形成的纳米级的TiO2乳突状结构能够吸附有机污染气体，使得其在低浓度下的有机污染物催化降解效率很高。另一方面，本发明采用反应条件温和的溶胶法，使得生产设备简单，能源消耗低，适合大批量的工业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种TiO2光触媒网的制备方法,所述制备方法包括如下步骤：
A、将100ml钛酸丁酯加入到256ml的乙醇中，充分搅拌均匀，使用乙醇做溶剂可以有效防止钛酸丁酯水解过于剧烈形成凝胶而导致不能形成溶胶。
B、用盐酸或者硝酸调节PH为1，酸化同样可以达到有效抑制钛酸丁酯剧烈水解的目的。
C、剧烈搅拌下逐滴加入15ml的水，剧烈搅拌并逐滴加入去离子水，有效地防止了钛酸丁酯局部浓度过大直接形成沉淀，而导致不能形成TiO2溶胶。
D、在25℃的条件下剧烈搅拌2h，制得透明溶胶。
E、将上述溶胶添加1.18L的去离子水至1.6L，搅拌均匀，稀释到二氧化钛的含量为0.29mol/L，使用较低的浓度使得生长的TiO2粒径较小，能够有效提高光催化降解效率。
F、将折成锯齿形的200目的金属网放入溶胶中浸泡1min，之后以2mm/s的速度向上提拉成膜。折成锯齿形的金属网的面积较大，能够有效地延长有机气体污染物与TiO2光触媒的接触时间，获得更好的光催化降解效果。而提拉成膜的方法可以在金属网上形成厚度一致的乳突状纳米TiO2结构层，同时使得纳米TiO2与金属网基材的结合力非常牢固。
G、在60℃的干燥箱中干燥2h，使TiO2溶胶脱水，使得纳米TiO2 粒子固定在基材上，以在金属网上形成的纳米级的TiO2乳突状结构，该结构能够吸附有机污染气体，使得其在低浓度下的有机污染物催化降解效率很高。
H、重复步骤F、步骤G两次，以制备出多层纳米TiO2，有利于提高光催化效率。
I、放入马弗炉中以450℃煅烧2h，使得TiO2的晶型转变成锐钛矿型。优选地，从200℃以上开始，升温过程需缓慢进行，以50℃/30min的速度升温，这种升温设置因为加热均匀能够使得TiO2光触媒均匀地发生锐钛矿相转变。
本发明还提供了一种TiO2光触媒网，所述TiO2光触媒网由上述的制备方法制得。由于本TiO2光触媒网采用溶胶生长的方式，使得纳米TiO2与金属网基材的结合力非常牢固；同时在金属网上形成的纳米级的TiO2乳突状结构能够吸附有机污染气体，使得其在低浓度下的有机污染物催化降解效率很高。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (4)
1.一种TiO2光触媒网的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
A、将钛酸丁酯加入到乙醇中，配成二者之间的体积比为1:2～1:4的混合溶液，并充分搅拌均匀；
B、将步骤A中的混合溶液的pH值调节为1～1.5；
C、剧烈搅拌下将步骤B得到的混合溶液逐滴加入到占混合溶液总体积2～7％的去离子水中；
D、在20～30℃的条件下剧烈搅拌2～3h，制得透明溶胶；
E、在步骤D中制备的透明溶胶中添加去离子水，稀释到二氧化钛的含量为0.2～0.5mol/L；
F、将100～300目的金属网放入溶胶中浸泡1min，之后以1～5mm/s的速度向上提拉成膜；
G、在60～80℃的干燥箱中干燥1～3h；
H、转移放入380～500℃的马弗炉中煅烧1～4h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤F中的金属网为至少部分折叠成锯齿形的金属网。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在执行步骤H之前重复所述步骤F、步骤G至少一次。
4.一种TiO2光触媒网，其特征在于，所述TiO2光触媒网由上述权利要求1～3中任意一项权利要求所述的制备方法制得。
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