CN105884205A - 一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 - Google Patents
一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105884205A CN105884205A CN201610215690.1A CN201610215690A CN105884205A CN 105884205 A CN105884205 A CN 105884205A CN 201610215690 A CN201610215690 A CN 201610215690A CN 105884205 A CN105884205 A CN 105884205A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- nano
- sio
- glass
- hydrosol
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title abstract description 11
- 229910003082 TiO2-SiO2 Inorganic materials 0.000 title abstract 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 25
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 6
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 6
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 4
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 206010016825 Flushing Diseases 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 claims description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000009991 scouring Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 claims description 2
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 2
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
- C03C17/23—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/08—Silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法，采取的技术方案包括纳米TiO2水溶胶的制备、纳米SiO2水溶胶的制备、纳米TiO2/SiO2水溶胶的制备和TiO2/SiO2光催化膜的制备四部分。本发明还提供一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的应用方法，采取的技术方案包括纳米TiO2/SiO2光催化膜性能测试和纳米TiO2/SiO2光催化膜再生二部分。在太阳光下照射4h，厚度为200~400nm的光催化膜对10mg/L的甲基橙模拟废水降解率为84%，失活的光催化膜可用模拟风、光、酸雨和人工清洗方式再生。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用，属于节能环保领域。
技术背景
纳米二氧化钛（TiO2）包括纳米TiO2 粉体和纳米TiO2 薄膜二种形态，由于纳米TiO2 粉体存在易失活、难回收和难再生的缺点，限制了其在水处理领域中的应用；纳米TiO2膜具有良好的光催化、减反射、光转换、抗菌、增硬、防水、减摩和分子隔离等功能, 在水处理、太阳能电池、化工建材和纺织等行业中受到日益广泛的重视。纳米TiO2光催化膜制备的关键是制备稳定的锐钛矿型纳米TiO2水溶胶，进一步掺杂改性，以提高其光催化活性。纳米TiO2光催化膜推广应用的关键是开发耐污染、抗老化和易活化的纳米TiO2膜。现有技术中还没有关于失活纳米TiO2光催化膜再生或活性恢复的专利报道。
发明内容
本发明提供一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法，采取的技术方案包括纳米TiO2水溶胶的制备、纳米SiO2水溶胶的制备、纳米TiO2/SiO2水溶胶和TiO2/SiO2光催化膜的制备四部分，具体的实施步骤为：
（1）将硫酸氧钛结晶溶解在去离子水中，搅拌溶解形成透明钛盐溶液，加入强碱性阴离子交换树脂，强烈搅拌1.0h，用滤网过滤分离离子交换树脂，用去离子水清洗离子交换树脂，得到白色水合TiO2悬浮液；在搅拌下向水合TiO2悬浮液加入草酸，使水合TiO2悬浮液pH=1.9，在60℃下加热搅拌2h，水合TiO2悬浮液逐渐变为透明纳米TiO2水溶胶；
（2）在带搅拌的四口玻璃反应器中加入乙醇、去离子水、质量百分浓度为25%的浓氨水、正硅酸乙酯，在室温下进行水解反应48h，水溶胶pH=9.1。向正硅酸乙酯水解液中加入去离子水，转入带刺形分馏柱的玻璃蒸馏塔中，蒸馏分出乙醇水溶液，将其通过强酸性阳离子交换树脂柱脱除残余的铵离子，得到pH为2.0~2.5的酸性纳米二氧化硅水溶胶；
（3）将纳米TiO2水溶胶与纳米SiO2水溶胶分别按m（TiO2）：m（SiO2）=1：1-10比例混合复配，纳米TiO2/SiO2混合水溶胶在一周内没有发生任何变化；
（4）将先后用稀硝酸、去离子水和无水乙醇清洗干净的25.4mm×76.2mm玻璃载波片，分别浸入纳米TiO2/SiO2混合水溶胶中0.5~1min，然后缓慢提拉出玻璃载波片，在玻璃表面形成淡蓝色膜；将镀膜的玻璃片挂在100~150℃烘箱中干燥1~3min，直接进行下一次的涂膜，可以得到不同涂膜厚度的玻璃片，最后在500~600℃高温炉中烧结0.5~2h。
本发明提供一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的应用方法，采取的技术方案包括纳米TiO2/SiO2光催化膜性能测试和纳米TiO2/SiO2光催化膜再生二部分，具体的实施步骤为：
（1）将镀膜的玻璃片放在盛有10
mg/L甲基橙溶液50 mL的玻璃培养皿中, 以25W卤钨灯为光源模拟太阳光照射，设定光照强度为1000w/m2,在环境温度为 25 ℃的条件下进行模拟废水的光催化降解 1~8
h后, 用分光光度计测定模拟废水光催化降解前后在520nm下的吸光度，根据吸光度的变化值计算出甲基橙的降解率；
（2）镀膜玻璃样片循环处理甲基橙溶液3次以上，待其催化活性下降50%后，将镀膜玻璃样片分别以风吹干+水冲洗、光照干燥+水冲洗、稀酸浸渍+水冲洗、湿布擦洗+水冲洗等几种方式处理后，重新进行甲基橙溶液的光催化降解，用以评价模拟风吹、日晒、 酸雨自然再生和人工再生，考察光催化膜的再生效果。
本发明的有益效果体现在：
（1）复合纳米TiO2/SiO2光催化膜，膜层表面光滑致密，具有抗污染和易清洁特性；
（2）复合纳米TiO2/SiO2光催化膜可应用于低污染景观废水和难降解废水处理、建筑易清洁玻璃和太阳电池领域。
本发明所用的实验材料硫酸氧钛、正硅酸乙酯、乙醇、氨水、草酸、甲基橙、阴阳离子交换树脂均为市售化学纯试剂；玻璃载波片、平板玻璃为K9光学玻璃。
具体实施方式
实施例1
将镀有不同质量组成的纳米TiO2/SiO2光催化膜的玻璃片浸入甲基橙模拟废水中，用卤钨灯模拟的太阳光照射4h后，考察m（TiO2）：m（SiO2）对模拟废水降解率的影响，结果如表1所示。
表1 m（TiO2）：m（SiO2）与模拟废水降解率关系
| m（TiO2）：m（SiO2） | 1：0 | 1：0.2 | 1:1 | 1:5 | 0:1 |
| 降解率/% | 70 | 85 | 80 | 75 | 15 |
纯纳米TiO2膜具有良好的光催化性能，甲基橙降解率为70%；纯纳米SiO2膜光催化性能差，甲基橙降解率仅为15%；纳米TiO2/SiO2复合膜展现了更优的光催化性能，甲基橙降解率75%~85%。这是因为纳米 TiO2膜表面光滑致密，比表面积小，光催化活性低；而纳米TiO2/SiO2复合膜表面粗糙，比表面积大，光催化活性提高；随着纳米TiO2/SiO2复合膜中SiO2比例的增大，表面又变平整，比表面积变小，使光催化活性降低，优选纳米TiO2/SiO2光催化膜中m（TiO2）：m（SiO2）为1：1。
实施例2
将镀有不同厚度纳米TiO2/SiO2光催化膜的玻璃片浸入模拟废水中，用卤钨灯模拟的太阳光照射4h后，考察甲基橙溶液的降解率，结果如表2所示。
表2光催化膜厚度与模拟废水降解率关系
| 膜厚度/nm | 50 | 100 | 200 | 400 | 800 |
| 降解率/% | 42 | 76 | 85 | 84 | 72 |
纳米TiO2/SiO2光催化膜厚度既影响膜层透光率，也影响膜层的光催化活性, 膜层太薄，TiO2粒子数少，太阳光容易穿透，光的利用率低，模拟废水降解率也低；膜层太厚，膜层表面的TiO2粒子已经饱和，膜层表面致密，光催化活性有所降低，太阳光不能透过，特别是太阳光中的紫外光被阻挡，模拟废水降解率也低。对于要求透明条件下使用的光催化膜，优选光催化膜厚度为100~200nm，在半透明条件下使用时，优选光催化膜厚度为200~400nm。
实施例3
将镀有厚度为200nm的纳米TiO2/SiO2光催化膜的玻璃片连续5次浸入模拟废水中，每次用卤钨灯模拟的太阳光照射4h，考察不同使用次数下对甲基橙溶液的降解率的影响，结果如表3所示。
表3 光催化膜循环使用次数与模拟废水降解率关系
| 使用次数/次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 降解率/% | 85 | 81 | 72 | 60 | 43 |
由表3可见，纳米TiO2/SiO2光催化膜活性随使用次数下降，连续使用3次或12h后活性下降至初次的85%，说明其不易吸附污染物和具有一定的抗污染能力；但连续使用5 次或20h后活性下降至初次的50%；随着使用次数和时间的延长, 膜表面的颜色也加深，有甲基橙或一些难降解的有机中间体吸附在膜表面, 使光催化剂膜的吸光能力下降和催化活性降低，优选纳米TiO2/SiO2光催化膜连续使用3次或12h。
实施例4
用清洁干燥的300mm×300mm太阳电池玻璃样片替代25.4 mm×76.2mm的玻璃载波片，在玻璃样片上辊涂m（TiO2）：m（SiO2）为1：1的纳米TiO2/SiO2混合水溶胶，设定干膜层厚度150~200nm，镀膜玻璃样片经过100~150℃加热固化，在500~720℃下钢化处理3~5min，使纳米TiO2/SiO2光催化膜高温烧结在玻璃样片表面上。
将镀膜的玻璃样片浸在盛有10m g/L甲基橙模拟废水的白瓷盘中，令其暴露于夏季中午直射的太阳光下，设定光照强度为1000w/m2,并将28.5L模拟废水用磁力循环泵均匀喷撒在镀膜玻璃表面上，定期取样测定模拟废水的吸光度，纳米TiO2/SiO2光催化膜对甲基橙模拟废水的降解率如表4所示。
表4中试扩大与模拟废水降解率关系
| 时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 降解率/% | 21 | 39 | 62 | 84 | 92 |
由表4可见，模拟废水的降解率随光照时间延长线性增大，在太阳光照4h时降解率为81%，与小试研究时降解率85%结果相当。中试采用的光催化膜表面积为0.09m2，比小试研究时的膜表面积扩大570倍，采用模拟废水体积相应扩大570倍，可见中试扩大并不改变纳米TiO2/SiO2光催化膜的光催化活性。
实施例5
将连续使用3次以上，活性下降到50%以下的300mm×300mm镀膜玻璃样片，分别采用不同方式再生，然后浸在盛有10m g/L甲基橙模拟废水的白瓷盘中，令其暴露于夏季中午直射的太阳光下4h，设定光照强度为1000w/m2,考察再生方式对甲基橙溶液的降解率的影响，结果如表5所示。
表5再生方式与模拟废水降解率关系
由表4可见，镀膜玻璃片经风吹干和水冲洗，光催化活性恢复94%，可见纳米TiO2/SiO2光催化膜本身并没被破坏，只是其活性点被污染物暂时覆盖，风干后污染物与催化活性点的结合力降低，很容易被水冲洗掉，使活性大部分恢复；而光照干燥时，一些与纳米TiO2/SiO2光催化膜牢固结合的污染物可被光催化分解，被水冲洗掉之后活性即可恢复96.5%；1%稀硫酸浸渍可使纳米TiO2/SiO2光催化膜孔内与活性点结合牢固的污染物也能脱落，水冲洗之后活性可完全恢复；人工湿布擦洗不能使纳米TiO2/SiO2光催化膜孔内的污染物松脱，水冲洗之后活性可恢复98.8% 。
Claims (2)
1.一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法，其特征为采取的技术方案包括纳米TiO2水溶胶的制备、纳米SiO2水溶胶的制备、纳米TiO2/SiO2水溶胶和TiO2/SiO2光催化膜的制备四部分，具体的实施步骤为：
（1）将硫酸氧钛结晶溶解在去离子水中，搅拌溶解形成透明钛盐溶液，加入强碱性阴离子交换树脂，强烈搅拌1.0h，用滤网过滤分离离子交换树脂，用去离子水清洗离子交换树脂，得到白色水合TiO2悬浮液；在搅拌下向水合TiO2悬浮液加入草酸，使水合TiO2悬浮液pH=1.9，在60℃下加热搅拌2h，水合TiO2悬浮液逐渐变为透明纳米TiO2水溶胶；
（2）在带搅拌的四口玻璃反应器中加入乙醇、去离子水、质量百分浓度为25%的浓氨水、正硅酸乙酯，在室温下进行水解反应48h，水溶胶pH=9.1；向正硅酸乙酯水解液中加入去离子水，转入带刺形分馏柱的玻璃蒸馏塔中，蒸馏分出乙醇水溶液，将其通过强酸性阳离子交换树脂柱脱除残余的铵离子，得到pH为2.0~2.5的酸性纳米二氧化硅水溶胶；
（3）将纳米TiO2水溶胶与纳米SiO2水溶胶 分别按m（TiO2）：m（SiO2）=1：1-10比例混合复配，纳米TiO2/SiO2混合水溶胶在一周内没有发生任何变化；
（4）将先后用稀硝酸、去离子水和无水乙醇清洗干净的25.4mm×76.2mm玻璃载波片，分别浸入纳米TiO2/SiO2混合水溶胶中0.5~1min，然后缓慢提拉出玻璃载波片，在玻璃表面形成淡蓝色膜；将镀膜的玻璃片挂在100~150℃烘箱中干燥1~3min，直接进行下一次的涂膜，可以得到不同涂膜厚度的玻璃片，最后在500~600℃高温炉中烧结0.5~2h。
2.一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的应用方法，其特征为采取的技术方案包括纳米TiO2/SiO2光催化膜性能测试和纳米TiO2/SiO2光催化膜再生二部分，具体的实施步骤为：
（1）将镀膜的玻璃片放在盛有10 mg/L甲基橙溶液50 mL的玻璃培养皿中, 以25W卤钨灯为光源模拟太阳光照射，设定光照强度为1000w/m2,在环境温度为 25 ℃的条件下进行模拟废水的光催化降解 1~8 h后, 用分光光度计测定模拟废水光催化降解前后在520nm下的吸光度，根据吸光度的变化值计算出甲基橙的降解率；
（2）镀膜玻璃样片循环处理甲基橙溶液3次以上，待其催化活性下降50%后，将镀膜玻璃样片分别以风吹干+水冲洗、光照干燥+水冲洗、稀酸浸渍+水冲洗、湿布擦洗+水冲洗等几种方式处理后，重新进行甲基橙溶液的光催化降解，用以评价模拟风吹、日晒、 酸雨自然再生和人工再生，考察光催化膜的再生效果 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610215690.1A CN105884205A (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610215690.1A CN105884205A (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105884205A true CN105884205A (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=57012885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610215690.1A Pending CN105884205A (zh) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105884205A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106513055A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-03-22 | 南昌大学 | 一种PDMS‑TiO2‑SiO2薄膜的制备方法及其在固定床光降解反应器中的应用 |
| CN108031432A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 武汉理工大学 | 一种镁改性SiO2薄膜的制备方法 |
| CN109954411A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-07-02 | 河海大学 | 一种负载有TiO2/SiO2的PES超滤膜及其制备方法和应用 |
| CN114558462A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-05-31 | 常州大学 | 一种光热转化纤维膜的制备方法及其应用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101108335A (zh) * | 2007-07-17 | 2008-01-23 | 延安大学 | 活性白土负载纳米TiO2复合光催化材料及其制备方法 |
| CN101570401A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-11-04 | 格兰特工程玻璃(中山)有限公司 | 一种自清洁玻璃的制备方法 |
| CN104909404A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-09-16 | 天津市职业大学 | 一种稳定性纳米二氧化钛水溶胶及其制备方法 |
| CN104925819A (zh) * | 2015-06-21 | 2015-09-23 | 天津市职业大学 | 一种棒状纳米二氧化硅水溶胶的制备方法及应用 |
-
2016
- 2016-04-08 CN CN201610215690.1A patent/CN105884205A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101108335A (zh) * | 2007-07-17 | 2008-01-23 | 延安大学 | 活性白土负载纳米TiO2复合光催化材料及其制备方法 |
| CN101570401A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-11-04 | 格兰特工程玻璃(中山)有限公司 | 一种自清洁玻璃的制备方法 |
| CN104909404A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-09-16 | 天津市职业大学 | 一种稳定性纳米二氧化钛水溶胶及其制备方法 |
| CN104925819A (zh) * | 2015-06-21 | 2015-09-23 | 天津市职业大学 | 一种棒状纳米二氧化硅水溶胶的制备方法及应用 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106513055A (zh) * | 2016-09-06 | 2017-03-22 | 南昌大学 | 一种PDMS‑TiO2‑SiO2薄膜的制备方法及其在固定床光降解反应器中的应用 |
| CN106513055B (zh) * | 2016-09-06 | 2019-01-29 | 南昌大学 | 一种PDMS-TiO2-SiO2薄膜的制备方法及其在固定床光降解反应器中的应用 |
| CN108031432A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 武汉理工大学 | 一种镁改性SiO2薄膜的制备方法 |
| CN108031432B (zh) * | 2017-12-11 | 2020-04-21 | 武汉理工大学 | 一种镁改性SiO2薄膜的制备方法 |
| CN109954411A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-07-02 | 河海大学 | 一种负载有TiO2/SiO2的PES超滤膜及其制备方法和应用 |
| CN114558462A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-05-31 | 常州大学 | 一种光热转化纤维膜的制备方法及其应用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105884205A (zh) | 一种玻璃负载纳米TiO2/SiO2膜的制备方法及应用 | |
| CN106492774A (zh) | 一种玻璃负载纳米光催化膜的制备方法 | |
| CN107159295B (zh) | 一种可见光催化降解有机污染物的反蛋白石材料及其制备方法 | |
| CN101288839B (zh) | 透光性管状蜂巢式光催化反应器 | |
| CN104418511B (zh) | 在玻璃基板上构造超亲水的增透复合涂层的方法 | |
| CN104383902B (zh) | 一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用 | |
| CN103611551B (zh) | 硫化铋/氧化钼铋异质结光催化复合材料的制备方法 | |
| CN102836715A (zh) | 一种可见光响应型CuxO-TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| CN106475116B (zh) | TiO2/Sb2S3复合光催化胶体制备方法 | |
| CN106219604A (zh) | 一种制备多级孔结构二氧化钛的制备方法及其光催化应用 | |
| CN102218335B (zh) | 具有太阳光催化活性及疏水的负载型光催化剂制备方法 | |
| CN104692671A (zh) | 基于ZnO纳米阵列涂层的超疏水自清洁玻璃的制备方法 | |
| CN103555198A (zh) | 改性有机硅树脂镀膜液的制备方法及用其制造太阳能电池封装玻璃的方法 | |
| CN103272588A (zh) | 一种可回收的漂浮型Pt-TiO2/漂珠光催化剂及其制备方法 | |
| CN108579768B (zh) | 少层MoS2修饰Ag-TiO2纳米复合薄膜的制备方法 | |
| CN108940143B (zh) | 一种色素为模板的钛硅气凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN105618103B (zh) | 一种二维磁性光催化剂的制备方法 | |
| CN106115766B (zh) | 一种高效降解染料的纳米材料的制备方法 | |
| CN105772030A (zh) | 一种高效复合光催化材料的制备方法 | |
| CN108654599A (zh) | 一种六方相水合三氧化钼光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN103506104B (zh) | 玻璃片载体上碳掺杂TiO2可见光响应催化膜及其制备方法 | |
| CN104278310B (zh) | 一种氧化钨改性的二氧化钛纳米管的制备方法 | |
| CN105013448B (zh) | 一种二氧化钛/壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 | |
| CN103989269A (zh) | 一种光催化自清洁口罩的制备方法 | |
| CN1189412C (zh) | 提高二氧化钛薄膜自洁净玻璃光催化活性的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160824 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |