CN109331817A - 一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法，属于光催化材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法。该方法通过在贵金属‑二氧化钛微球表面包覆介孔性二氧化硅，利用二氧化硅强的吸附能力，将空气中有机污染物吸附于该材料表面，达到快速吸附‑降解‑消除的目的。贵金属负载到纳米二氧化钛表面，使得该二氧化钛光催化剂在自然光条件下具有良好的光催化降解性能。其次作为贵金属本身而言也是一种性能非常良好的氧化催化剂，它可以与二氧化钛系统氧化降解空气中的有机物。本发明的介孔二氧化硅包覆光催化材料在可见光条件下具有很好的催化活性和降解能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法，属于光催化材料技术领域。
背景技术
室内空气污染是危害人类健康的关键环境因素之一，研究表明室内空气中存在500多种挥发性有机物，如甲醛、苯等致癌性污染物。目前市场上有很多空气净化产品，其基本的方法主要有物理吸附法、化学处理、生物降解等。而光催化氧化技术因其环境友好、降解能力强而成为最具竞争力的空气净化技术。半导体光催化材料可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能处理空气中或者水中有毒有害物质 ,改善环境 ,达到资源利用生态化的目的。目前，各种不同的半导体光光催化剂材料被广泛研究，如氧化锌具有等，但是二氧化钛凭借其材料来源广泛，价格低廉，化学稳定性好、催化活性高、无生物毒性等优点成为光催化研究的主要材料，并且开发出多种产品应用于实际生活中。
虽然二氧化钛光催化材料具有很多优势，但也存在一些缺陷，例如，因二氧化钛较宽的禁带宽度，只具有紫外光的响应，对于整个自然光的利用率较低，故其大量的使用受到了一定的限制。目前对其研究方向主要集中在对其掺杂改性，扩宽其禁带宽度，提高光生电子-空穴的利用率。而在这方面贵金属纳米颗粒，如Pt，Au，Ag，Pd，Ru，Ir等，具有较高的表面能和表面催化活性，对空气中挥发性有机物具有独特的催化作用，并且其性能稳定，也是催化领域中的明星催化材料。
专利201710271021.0公开了一种多孔二氧化硅包覆二氧化钛的纳米粉末光催化材料，该多孔二氧化硅包覆二氧化钛的纳米粉末光催化材料中，二氧化钛的粒径为30～100nm，二氧化硅包覆层的厚度为5～15nm，二氧化硅上含介孔，孔径为2nm～3nm。该专利还公开了该光催化材料的制备方法，该制备方法简单、易于实施、生产成本低，得到的粉末光催化材料能够降解有机无机小分子气体及有机燃料而不降解大分子的染料，并对负载的有机基底没有光腐蚀性。但是，该专利制备得到的光催化材料，依旧需要在紫外光的照射下才具有光催化作用，其使用受到了一定的限制。
专利201710314352.8公开了一种掺杂改性的二氧化钛可见光光催化剂及其制备方法，所述方法是将糠麸掺杂钛醇盐水解得到溶胶，加入生物质灰进行搅拌；再将溶胶烘干成凝胶；最后将凝胶煅烧即得掺杂改性二氧化钛可见光光催化剂。所述的糠麸是指米糠、麦麸、高粱糠或谷糠中的一种或多种，粒径为50~300目。所述的生物质灰是指草木灰和海藻灰的混合物，质量配比为1:0.5~10。该方法原料廉价易得，工艺简单，可实现工业化生产，所制备的光催化剂对有机污染物具有良好可见光光催化降解效果。但是，该催化剂的催化效果有限，无法快速的催化降解。
专利201610653392.0公开了一种可见光响应纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，配置酸水混合溶液，搅拌酸水混合溶液同时缓慢加入酸水混合溶液质量分数1％-50％的钛醇盐，将此时的溶液升温至50-95℃反应1-5小时，然后降至室温反应10-20小时。工艺过程简单，无需大量强酸催化、无需高温煅烧、无需添加有机溶剂以及分散剂即可直接从最终溶液中直接制备出锐钛矿晶型均匀分散在水溶液中的可见光响应二氧化钛光催化剂，且通过该方法制备的产品有纳米粒径小、浓度较高等优点。上述方法制备得到的二氧化钛改性催化剂，虽然可以在可见光下进行催化反应，但是，依旧存在光催化活性不足，净化效率低的缺陷，需要进一步的改进。
发明内容
针对现有二氧化钛光催化剂其光催化活性不足，净化效率低的缺陷。本发明提出一种一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法，通过二氧化硅的吸附性、贵金属较高的表面能和催化性能以及二氧化钛光催化剂相互协同作用，提高其在可见光条件下的催化净化活性。
本发明解决的第一个技术问题是提供一种一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法。
本发明一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，包括如下步骤：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，在130～180℃下反应0.5～24h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶2～9；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶2～6；
b、将锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射1～20min，在避光条件下将贵金属前驱体注入悬浮液中，形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶10～100；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为1%～3%；
c、将贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，然后加入硅酸四乙酯，并在30～60℃的条件下搅拌反应1～3h，过滤，洗涤，干燥，煅烧，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为5～10:100。
本发明方法，首先将钛酸四丁酯和无水乙醇混合均匀，加入冰醋酸溶液，进行水热合成反应得到纳米级锐钛矿二氧化钛微球。然后在紫外光或可见光照射下，通过原位光催化将贵金属源负载到纳米二氧化钛微球上。最后将贵金属-二氧化钛微球分散于无水乙醇溶液中，加入表面活性剂和碱性物质，并加入硅酸四乙酯充分反应，过滤、洗涤、煅烧得到介孔二氧化硅包覆贵金属-二氧化钛光催化材料，即介孔二氧化硅包覆光催化材料。通过在贵金属-二氧化钛微球表面包覆介孔性二氧化硅，利用二氧化硅强的吸附能力，将空气中有机污染物吸附于该材料表面，达到快速吸附-降解-消除的目的。贵金属负载到纳米二氧化钛表面，使得该二氧化钛光催化剂在自然光条件下具有良好的光催化降解性能。其次作为贵金属本身而言也是一种性能非常良好的氧化催化剂，它可以与二氧化钛系统氧化降解空气中的有机物。另外，相比于其他的吸附材料或者改性后的光催化材料，该介孔二氧化硅包覆贵金属-二氧化钛光催化材料在可见光条件下具有很好的催化活性和降解能力。
a步骤主要是制备锐钛矿相二氧化钛微球的过程，主要采用钛酸四丁酯为原料，以无水乙醇为溶剂，在少量冰醋酸的存在下，将所有物质混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在130～180℃下反应0.5～24h，得到锐钛矿相二氧化钛微球。
其中，各物质的用量是该步骤的关键，发明人研究发现，只有将钛酸四丁酯和无水乙醇体积比控制为1∶2～9，将钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比控制为25∶2～6时，得到的锐钛型纳米二氧化钛微球的效果最好。而最优最优选的方案，a步骤中，钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶6；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶3。
作为优选方案，a步骤中，在150℃下反应18h。
b步骤为制备贵金属-二氧化钛可见光复合材料的步骤。将a步骤所得二氧化钛微球分散无水乙醇中，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射1～20min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将一定量的贵金属前驱体注入该悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料。
本领域常用的贵金属前驱体均适用于本发明，优选的，b步骤中，所述的贵金属前驱体为氯金酸、氯铂酸或硝酸银。
作为优选方案，b步骤中，锐钛矿相二氧化钛和无水乙醇的质量比为1∶50；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛的质量比为2%。
c步骤是将介孔二氧化硅包覆在贵金属-二氧化钛可见光复合材料表面的过程。将b步骤得到的贵金属-二氧化钛材料溶于无水乙醇，超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀后以每升混合液添加50～100ml的量加入硅酸四乙酯，并在30~60℃的条件下搅拌反应1～3h。反应完成后进行过滤，洗涤，干燥并在500～600℃条件下煅烧2～3h得到介孔二氧化硅包覆贵金属-二氧化钛光催化材料。
表面活性剂，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。常见的表面活性剂均适用于本发明。优选的，c步骤中，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。碱性物质为具有提供电子的能力或接受质子的能力的物质。本领域常用的碱性物质也都适用于本发明，优选的，碱性物质为氨水、碳酸氢钠、碳酸 钠、氢氧化钠和尿素中的至少一种。
优选的，c步骤的混合液中，表面活性剂的质量百分数为1～5%，碱性物质的质量百分数为3～8%。
作为优选方案，c步骤中，在40℃的条件下搅拌反应2h。
c步骤的煅烧可以采用本领域常用的煅烧方法，优选的，c步骤中，所述煅烧为500～600℃条件下煅烧2～3h。
本发明解决的第二个技术问题是提供一种介孔二氧化硅包覆光催化材料。
本发明一种用于分解空气中有机物的光催化材料，由上述制备方法制备而成。该材料在可见光条件下具有良好的催化活性和降解能力。在1h内对甲基橙、甲基蓝和罗丹明B等有机物的降解均可达到95%以上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在贵金属-二氧化钛微球表面包覆介孔性二氧化硅，利用二氧化硅强的吸附能力，将空气中有机污染物吸附于该材料表面，达到快速吸附-降解-消除的目的。贵金属负载到纳米二氧化钛表面，使得该二氧化钛光催化剂在自然光条件下具有良好的光催化降解性能。其次作为贵金属本身而言也是一种性能非常良好的氧化催化剂，它可以与二氧化钛系统氧化降解空气中的有机物。另外，相比于其他的吸附材料或者改性后的光催化材料，该介孔二氧化硅包覆贵金属-二氧化钛光催化材料在可见光条件下具有很好的催化活性和降解能力。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在130℃下反应24h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶2；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶2。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射1min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶10；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为1%；所述贵金属前驱体为氯金酸。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为1%，碱性物质的质量百分数为3%，然后加入硅酸四乙酯，并在30℃的条件下搅拌反应3h，过滤，洗涤，干燥，在500℃条件下煅烧3h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为5:100。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠；碱性物质为氨水。
实施例2
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在180℃下反应0.5h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶9；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶6。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射20min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶100；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为3%；所述贵金属前驱体为氯铂酸。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为5%，碱性物质的质量百分数为8%，然后加入硅酸四乙酯，并在60℃的条件下搅拌反应1h，过滤，洗涤，干燥，在600℃条件下煅烧2h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为10:100。所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；碱性物质为碳酸氢钠。
实施例3
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在140℃下反应2h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶3；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶4。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射10min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶20；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为1.5%；所述贵金属前驱体为硝酸银。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为2%，碱性物质的质量百分数为4%，然后加入硅酸四乙酯，并在40℃的条件下搅拌反应1.5h，过滤，洗涤，干燥，在550℃条件下煅烧2h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为6:100。所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；碱性物质为碳酸钠。
实施例4
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在170℃下反应18h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶8；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶5。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射15min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶90；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为2.5%；所述贵金属前驱体为氯金酸。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为4%，碱性物质的质量百分数为7%，然后加入硅酸四乙酯，并在50℃的条件下搅拌反应2.5h，过滤，洗涤，干燥，在580℃条件下煅烧3h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为9:100。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠；碱性物质为氢氧化钠。
实施例5
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在160℃下反应20h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶5；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶4。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射10min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶60；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为2%；所述贵金属前驱体为氯金酸。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为3%，碱性物质的质量百分数为5%，然后加入硅酸四乙酯，并在50℃的条件下搅拌反应2h，过滤，洗涤，干燥，在600℃条件下煅烧2h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为8:100。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠；碱性物质为尿素。
实施例6
采用如下方法制备得到一种用于分解空气中有机物的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在150℃下反应18h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶6；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶3。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射15min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，从而形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶50；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为2%；所述贵金属前驱体为氯金酸。
c、将b步骤所得贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，保证该混合液中，面活性剂的质量百分数为3%，碱性物质的质量百分数为6%，然后加入硅酸四乙酯，并在40℃的条件下搅拌反应2h，过滤，洗涤，干燥，在550℃条件下煅烧2.5h，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为7:100。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠；碱性物质为氢氧化钠。
对比例1
采用如下方法制备得到用于空气净化的光催化材料，具体步骤如下：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀后，放入带有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，在150℃下反应18h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶6；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶3。
b、将a步骤所得锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射15min，当白色二氧化钛变成浅蓝至深蓝色，在黑暗中将贵金属前驱体注入悬浮液中，在Ti3+的还原作用下，金属离子转变为单质金属纳米颗粒沉积在二氧化钛表面，干燥，从而形成光催化材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶50；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为2%；所述贵金属前驱体为氯金酸。
将实施例1～6和对比例1所得产品用于对有机污染物的降解，其结果见表1，其中，光催化过程所使用的光源为可见光，罗丹明B、亚甲基蓝与甲基橙反应液的初始浓度均为15mg/L，体积均为100mL，光催化材料在反应溶液中的浓度均为0 .2g/L。
表1
| 样品编号 | 60min内对罗丹明B的降解率（%） | 60min内对甲基蓝的降解率（%） | 60min内对甲基橙的降解率（%） |
| 实施例1 | 96.4 | 95.8 | 95.4 |
| 实施例2 | 96.5 | 95.4 | 95.3 |
| 实施例3 | 96.8 | 95.9 | 95.1 |
| 实施例4 | 97.2 | 96.4 | 96.8 |
| 实施例5 | 97.8 | 96.5 | 96.1 |
| 实施例6 | 98.5 | 97.1 | 97.5 |
| 对比例1 | 85.9 | 81.5 | 80.7 |
Claims (10)
1.一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将钛酸四丁酯溶液和无水乙醇溶液混合均匀后，加入冰醋酸混匀，在130～180℃下反应0.5～24h，自然冷却，产物洗涤、抽滤、干燥，得到锐钛矿相二氧化钛微球；所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶2～9；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶2～6；
b、将锐钛矿相二氧化钛微球分散于无水乙醇中，得到悬浮液，通入氮气，在无氧条件下进行紫外光照射1～20min，在避光条件下将贵金属前驱体注入悬浮液中，形成贵金属-二氧化钛可见光复合材料；所述锐钛矿相二氧化钛微球和无水乙醇的质量比为1∶10～100；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛微球的质量比为1%～3%；
c、将贵金属-二氧化钛可见光复合材料超声分散，并加入表面活性剂和碱性物质，搅拌混合均匀，得到混合液，然后加入硅酸四乙酯，并在30～60℃的条件下搅拌反应1～3h，过滤，洗涤，干燥，煅烧，得到介孔二氧化硅包覆光催化材料，其中，加入的硅酸四乙酯体积与混合液体积比为5～10:100。
2.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：a步骤中，钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1∶6；钛酸四丁酯和冰醋酸的体积比为25∶3。
3.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：a步骤中，在150℃下反应18h。
4.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：b步骤中，所述的贵金属前驱体为氯金酸、氯铂酸或硝酸银。
5.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：b步骤中，锐钛矿相二氧化钛和无水乙醇的质量比为1∶50；贵金属前驱体中金属元素质量与锐钛矿相二氧化钛的质量比为2%。
6.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：c步骤中，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；碱性物质为氨水、碳酸氢钠、碳酸 钠、氢氧化钠和尿素中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：c步骤的混合液中，表面活性剂的质量百分数为1～5%，碱性物质的质量百分数为3～8%。
8.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：c步骤中，在40℃的条件下搅拌反应2h。
9.根据权利要求1所述的一种用于分解空气中有机物的光催化材料的制备方法，其特征在于：c步骤中，所述煅烧为500～600℃条件下煅烧2～3h。
10.一种用于分解空气中有机物的光催化材料，其特征在于：采用权利要求1～9任一项所述的方法制备而成。
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|---|---|---|---|---|
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| CN115518665A (zh) * | 2021-06-24 | 2022-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢精制用催化剂及其制备方法和应用 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112169379A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-05 | 陕西师范大学 | 一种具有漂浮吸油性的生物质气囊/TiO2复合材料 |
| CN112973437A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-18 | 武汉绿知行环保科技有限公司 | 一种空气净化装置用甲醛去除母粒及其制备方法 |
| CN112973437B (zh) * | 2021-02-20 | 2022-08-26 | 武汉绿知行环保科技有限公司 | 一种空气净化装置用甲醛去除母粒及其制备方法 |
| CN113019361A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 延安大学 | 树枝状硅钛杂化纳米球负载贵金属催化剂及其制备方法 |
| CN115518665A (zh) * | 2021-06-24 | 2022-12-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢精制用催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115518665B (zh) * | 2021-06-24 | 2024-01-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢精制用催化剂及其制备方法和应用 |
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