CN105148906A - 一种添加纳米级贵金属的光触媒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种添加纳米级贵金属的光触媒及其制备方法。其制备方法，包括如下步骤：1)将纳米级光触媒水溶液与纳米级贵金属混合，得到添加纳米级贵金属的光触媒水溶液；2)将所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液与稀土和铁酸锌的混合物的水溶液混合，搅拌升温，然后冷却；3)向步骤2)处理的所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液中加入硅藻泥混合，即得到添加纳米级贵金属的光触媒的水溶液。本发明添加了稀有贵金属，可使光触媒在紫外光、可见光和/或红外光的光线下起到催化降解功能，扩大了应用环境和应用的范围。本发明应用于重金属无机废水中除去重金属、制药废水中除去药物、炼油厂含油废水中除去废油、印染废水中除去染料或杀菌。

Description

一种添加纳米级贵金属的光触媒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种添加纳米级贵金属的光触媒及其制备方法，属于光催化材料领域。

背景技术

光触媒是一种纳米级的金属氧化材料(如二氧化钛)，它涂布于基材的表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。同时还具备除臭，抗污等功能。

众所周知，光触媒在光线的作用下会产生强烈催化降解功能。所谓光线的作用下是指光线中只占到4％～5％的紫外线才能产生强烈催化降解功能。而绝大多数的光触媒对紫外线以外的可见光和红外光均不起作用，这大大的限制了光触媒应用环境和应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加纳米级贵金属的光触媒及其制备方法，本发明添加了稀有贵金属，可使光触媒在可见光的光线下起到催化降解功能，扩大了应用环境和应用的范围；成本低廉，制备简单，易于扩大生产。

本发明提供的添加纳米级贵金属的光触媒的制备方法，包括如下步骤：1)将纳米级光触媒水溶液与纳米级贵金属混合，得到添加纳米级贵金属的光触媒水溶液；

2)将所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液与稀土和铁酸锌的混合物的水溶液混合，搅拌升温，然后冷却；

3)向步骤2)处理的所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液中加入硅藻泥混合，即得到添加纳米级贵金属的光触媒的水溶液。

上述的方法中，所述纳米级光触媒的粒径为0～1nm，但不包括零；

所述纳米级光触媒为二氧化钛；

所述纳米级贵金属的粒径为0～1nm，但不包含零；

所述纳米级贵金属为纳米银。

上述的方法中，所述纳米级光触媒水溶液的质量百分浓度为0.05～5％，具体可为5％；

所述纳米级光触媒与所述纳米级贵金属的质量比可为1：0.05～0.10，具体可为1：0.05。

上述的方法中，所述稀土和铁酸锌的混合物的水溶液中，所述稀土的质量百分浓度可为0.1～20％，具体可为0.5％，所述铁酸锌的质量百分浓度可为0.1～10％，具体可为0.25％；

所述纳米级光触媒、所述稀土与所述铁酸锌的质量比可为1：0.01～2：0.01～1，具体可为1：0.1：0.05或1：0.01～0.2：0.01～0.1；

所述纳米级光触媒与所述硅藻泥的质量比可为1：0.01～0.05，具体可为1：0.05。

上述的方法中，所述稀土和铁酸锌的混合物的水溶液的制备方法，包括如下步骤：将所述稀土和所述铁酸锌与去离子水混合，放入搅拌机中，以3000r/min搅拌均匀；

所述去离子水的pH值为中性。

上述的方法中，步骤2)中，所述搅拌升温的温度由10～30℃升至80～85℃，具体可由25℃升至80～85℃；

所述搅拌升温的时间可为不大于15min，具体可为5～10min或5min；

所述冷却的温度可为10～30℃，具体可为25℃。

上述的方法中，步骤3)中，所述混合的时间可为3～10min，具体可为5min。

本发明还提供了上述方法制备的添加纳米级贵金属的光触媒。

本发明添加纳米级贵金属的光触媒应用于紫外光、可见光和/或红外光的光线下催化降解。

本发明添加纳米级贵金属的光触媒具体催化降解的应用为重金属无机废水中除去重金属、制药废水中除去药物、炼油厂含油废水中除去废油、印染废水中除去染料和杀菌中至少一种。

本发明具有以下优点：

本发明添加了稀有贵金属，可使光触媒不仅在紫外光下期催化降解作用，而且在可见光或红外光的光线下起到催化降解功能，扩大了其应用环境和应用的范围。本发明应用于重金属无机废水中除去重金属、制药废水中除去药物、炼油厂含油废水中除去废油、印染废水中除去染料或杀菌。本发明成本低廉，制备简单，易于扩大生产。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、制备添加纳米银的光触媒

1)将质量为50g的二氧化钛(TiO₂)制成小于1纳米的透明水溶液，其中TiO₂的浓缩液质量百分浓度为5％，向其中添加2.5g纳米银，混合均匀，得到添加纳米银的光触媒水溶液。

2)取出PH值为中性的去离子水作为稀释液体，向去离子水中添加5g的稀土，2.5g的铁酸锌，得到混合液，其中稀土的质量百分浓度为0.5％，铁酸锌的质量百分浓度为0.25％，放入搅拌机以每分钟3000转的转速搅拌均匀备用。

3)在25℃条件下，将步骤1)得到的添加纳米银的光触媒水溶液加入步骤2)中混合液中(相当于50g二氧化钛、10g稀土和5g的铁酸锌混合)，在搅拌机搅拌时逐步加入，从25℃加热到80～85℃，搅拌升温时间为5min；然后再冷却至25℃。

4)向步骤3)处理的添加纳米银的光触媒水溶液中加入2.5g硅藻泥，在25℃条件搅拌5min，即得到本发明添加纳米银的光触媒。

本发明添加纳米银的光触媒的应用：

1、重金属无机废水试验：

重金属无机废水中Cr⁶⁺(铬)、Hg(水银)和Pb(铅)的浓度均为80mg/L，在体积100ml的重金属无机废水中投放0.7g本发明添加纳米银的光触媒，光照(紫外光)3小时，三种重金属的去除率为99.9％。

2、制药废水试验：

1)含头孢曲松的浓度为500mg/L的制药废水中，1000ml投放2.5g本发明添加纳米银的光触媒，紫外光光照5小时，头孢曲松的分解率为93.4％。

2)含阿奇霉素的浓度为500mg/L的制药废水中，加入10g/L的本发明添加纳米银的光触媒，紫外光光照30分钟，分解率为98.7％。

3、炼油厂含油废水试验：

每L含油废水中加入1.5g的本发明添加纳米银的光触媒，光照4小时，COD(化学需氧量)分解率为92.5％，去油率为98.5％。

4、印染废水试验：

每L含对偶氮类染料、蒽醌类染料、三芳甲烷和菁系、苯基和胺基中至少1种的印染废水中，加入1.5g的本发明添加纳米银的光触媒，脱色分解率均为95％以上，COD分解率为90％～100％。

5、杀菌试验：

将每L泳池水中，加入0.05g的本发明添加纳米银的光触媒，杀菌率达92％以上。

上述应用，本发明添加纳米银的光触媒对不同的污染物质处理加入量不同，光照的时间也不同，结果说明本发明添加纳米银的光触媒去除污染物质效果好。

Claims (10)

1.一种添加纳米级贵金属的光触媒的制备方法，包括如下步骤：1)将纳米级光触媒水溶液与纳米级贵金属混合，得到添加纳米级贵金属的光触媒水溶液；

2)将所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液与稀土和铁酸锌的混合物的水溶液混合，搅拌升温，然后冷却；

3)向步骤2)处理的所述添加纳米级贵金属的光触媒水溶液中加入硅藻泥混合，即得到添加纳米级贵金属的光触媒的水溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纳米级光触媒的粒径为0～1nm，但不包括零；

所述纳米级光触媒为二氧化钛；

所述纳米级贵金属的粒径为0～1nm，但不包含零；

所述纳米级贵金属为纳米银。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述纳米级光触媒水溶液的质量百分浓度为0.05～5％；

所述纳米级光触媒与所述纳米级贵金属的质量比为1：0.05～0.10。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述稀土和铁酸锌的混合物的水溶液中，所述稀土的质量百分浓度为0.1～20％，所述铁酸锌的质量百分浓度为0.1～10％；

所述纳米级光触媒、所述稀土与所述铁酸锌的质量比为1：0.01～2：0.01～1；

所述纳米级光触媒与所述硅藻泥的质量比为1：0.01～0.05。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述稀土和铁酸锌的混合物的水溶液的制备方法，包括如下步骤：将所述稀土和所述铁酸锌与去离子水混合，放入搅拌机中，以3000r/min搅拌均匀；

所述去离子水的pH值为中性。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述搅拌升温的温度由10～30℃升至80～85℃；

所述搅拌升温的时间为不大于15min；

所述冷却的温度为10～30℃。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述混合的时间为3～10min。

8.权利要求1-7中任一项所述的方法制备的添加纳米级贵金属的光触媒。

9.权利要求8所述的光触媒在紫外光、可见光和/或红外光的光线下催化降解中应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述催化降解的应用为重金属无机废水中除去重金属、制药废水中除去药物、炼油厂含油废水中除去废油、印染废水中除去染料和杀菌中至少一种。