CN104084183B - 一种粉末态光催化剂固定化方法 - Google Patents

一种粉末态光催化剂固定化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粉末态光催化剂固定化方法，是通过以下的步骤实现的：(A)将铝板浸入盐酸中，一段时间后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；(C)将二氧化钛粉末和水按照一定质量比混合制成二氧化钛粉末悬浊液；(D)将二氧化钛粉末悬浊液涂布在铝板表面；(E)在紫外光源照射下，在空气中静置；(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛1‑10h；(G)重复2‑5次步骤D‑F，最后一次照射24h以上。本发明的特点是二氧化钛粉末直接固化在铝板上，固化强度明显高于现有技术，本发明可以扩展应用到光电催化剂领域。

Description

一种粉末态光催化剂固定化方法
技术领域
本发明涉及一种粉末态光催化剂固定化方法，属于光催化剂固定方法技术领域。
背景技术
作为光催化剂的二氧化钛常态呈粉末态，制约了其工业化应用。将光催化剂粉末投入水中对水进行净化后，这些粉末必须再从水中分离出来。所以将光催化剂二氧化钛固化有着重要的意义。
目前各种光催化剂固化技术追求的是这种单纯固化。光催化的机理是大于带隙能量的光子攻击在价电带的电子，使其激化并跳跃到电导带，而在价电带留下一个正孔。激化了的电子和正孔具有很强的氧化还原能力，可以氧化分解水中的有机污染物。但是，95％以上激化了的电子和正孔又重新结合，导致目前的光催化剂的效率较低。如果想借助外电场阻止或减少这种再结合，光催化剂中的激化电子必须逃逸光催化剂，或者外来电子可以进来与正孔结合。这些都需要光催化剂和一个导体直接接触。而目前的光催化剂固化技术，在光催化剂和基板之间是有绝缘的黏合剂，或者，虽光催化剂粉末直接固化在导体上，但固化强度很弱，很容易从基板上分离，这样的弱固化强度实际上表明在催化剂和导体之间有间隙，电子跳不过这个间隙。就是说，现有的固化光催化剂不可能借助外电场阻止或减少激化的电子和正孔的再结合。
发明内容
本发明提供一种粉末态光催化剂固定化方法，解决了现有技术中光催化剂与其固化载体固化不牢固的问题，激化电子有可能进入基板，因此有可能借助外电场阻止激化电子与正孔的再结合，从而扩大了光催化剂的应用性，可应用于光电催化领域。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种粉末态光催化剂固定化方法，是通过以下的步骤实现的：
(A)将铝板浸入盐酸中，1-2min后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；
(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；
(C)将二氧化钛粉末和水按照质量比为1：0.5～2混合制成二氧化钛粉末悬浊液；
(D)将二氧化钛粉末悬浊液用毛刷涂布在铝板表面；
(E)在紫外光源照射下，将涂布完成的铝板在空气中静置0.5-5min；
(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛涂层1-10h；
(G)重复2-5次步骤D-F，最后一次照射24h以上。
所述步骤(A)中盐酸为盐酸溶液，盐酸溶液由纯盐酸与水的质量比例按1：1～10配制而成。
所述步骤(E)中紫外光源的波长为小于387nm的紫外线。
所述步骤(F)中紫外光源和水面的最近距离小于5cm。
本发明的有益效果为：
1.本发明将粉末态光催化剂直接固化在铝板上，不存在绝缘粘合剂等外加助剂，同时大大提高了固化强度。
2.本发明使得光催化反应中生成的激化电子和正孔可以流入铝板导体，外电场介入光催化反应成为了可能，从而本发明扩大了应用性，可以应用到光电催化剂领域。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
按照以下步骤制备粉末态固定化催化剂：
(A)将铝板浸入盐酸中，其中铝板与盐酸的质量比为1：1，1min后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；
(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；
(C)将二氧化钛粉末和水按照质量比为1：0.5混合制成二氧化钛粉末悬浊液；
(D)将二氧化钛粉末悬浊液涂布在铝板表面；
(E)在紫外光源照射下，将涂布完成的铝板在空气中静置0.5min；
(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛涂层1h，紫外光源和水面的最近距离小于5cm；
(G)重复2次步骤D-F，最后一次照射24h以上。
实施例2
按照以下步骤制备粉末态固定化催化剂：
(A)将铝板浸入盐酸中，其中铝板与盐酸的质量比为1：10，2min后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；
(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；
(C)将二氧化钛粉末和水按照质量比为1：2混合制成二氧化钛粉末悬浊液；
(D)将二氧化钛粉末悬浊液涂布在铝板表面；
(E)在紫外光源照射下，将涂布完成的铝板在空气中静置5min；
(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛涂层10h，紫外光源和水面的最近距离小于5cm；
(G)重复5次步骤D-F，最后一次照射24h以上。
实施例3
按照以下步骤制备粉末态固定化催化剂：
(A)将铝板浸入盐酸中，其中铝板与盐酸的质量比为1：5，2min后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；
(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；
(C)将二氧化钛粉末和水按照质量比为1：1.3混合制成二氧化钛粉末悬浊液；
(D)将二氧化钛粉末悬浊液涂布在铝板表面；
(E)在紫外光源照射下，将涂布完成的铝板在空气中静置3min；
(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛涂层5h，紫外光源和水面的最近距离小于5cm；
(G)重复3次步骤D-F，最后一次照射24h以上。
将上述实施例1-3按照QB-T 3821-1999《轻工产品金属镀层的结合强度测试方法》中的锉刀法、划痕法、和加热法(200℃)对固化强度进行了检测，都完美地达到了要求。
将上述实施例1-3实际制成的固化二氧化钛进行如下实验：将包装用胶带粘贴到固化二氧化钛表面，再取下，没有二氧化钛被剥离。
本发明的特点是将粉末态光催化剂直接固化在铝板上。所谓的直接包括两层含义：粉末光催化剂自身没有改变、光催化剂和铝金属原子结合。后者使得光催化反应中生成的激化电子和正孔可以流入铝板导体，这样外电场介入光催化反应就成为了可能，即，本发明可以应用到光电催化剂领域。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种粉末态光催化剂固定化方法，其特征在于是通过以下的步骤实现的：
(A)将铝板浸入盐酸中，1-2min后铝板表面氧化膜被清洗掉，裸露纯铝；
(B)将铝板从盐酸中取出，用蒸馏水瞬间清洗掉铝板表面的盐酸；
(C)将二氧化钛粉末和水按照质量比为1：0.5～2混合制成二氧化钛粉末悬浊液；
(D)将二氧化钛粉末悬浊液用毛刷涂布在铝板表面；
(E)在紫外光源照射下，将涂布完成的铝板在空气中静置0.5-5min；
(F)将铝板浸入水中，用紫外光源照射涂布在铝板表面的二氧化钛涂层1-10h；
(G)重复2-5次步骤D-F，最后一次照射24h以上。
2.如权利要求1所述的粉末态光催化剂固定化方法，其特征在于所述步骤(A)中盐酸为盐酸溶液，所述盐酸溶液由纯盐酸与水的质量比例按1：1～10配制而成。
3.如权利要求1所述的粉末态光催化剂固定化方法，其特征在于所述步骤(E)中紫外光源的波长为小于387nm的紫外线。
4.如权利要求1所述的粉末态光催化剂固定化方法，其特征在于所述步骤(F)中紫外光源和水面的最近距离小于5cm。
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