CN112516979A - 一种椰壳炭负载二氧化钛及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种椰壳炭负载二氧化钛及其制备方法，属于活性炭材料领域，解决了现有活性炭或其他基材负载二氧化钛催化剂比表面积小、使用寿命短的问题。制备方法包括：将含钛化合物、水、溶剂混合均匀，得二氧化钛前驱体；清除椰壳果皮和果肉，将果壳切割成块状，洗净，烘干，得椰壳材料；将椰壳材料加入二氧化钛前驱体中，浸泡，烘干，得烘干料；将烘干料高温炭化，得到一次炭化料；将炭化料粉碎，过筛，得粉化料；将粉化料与添加剂、水充分混合搅拌，得捏合料；将捏合料挤压，烘干，得到样条；将样条炭化，得到二次炭化料；活化，得成品。本发明通过二氧化钛前驱体预先沉积再炭化的方法，得到的椰壳炭负载二氧化钛比表面积大、使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于活性炭材料技术领域，具体地涉及一种椰壳炭负载二氧化钛及制备方法。
背景技术
二氧化钛是一种催化剂，活性炭是一种常用的催化剂载体材料。现有的活性炭负载二氧化钛技术，通常是在已经成型的活性炭上，通过一定的方式负载二氧化钛粒子。
申请号为CN106345447A的发明专利申请公开了脱墨污泥基活性炭负载二氧化钛催化剂的制备方法，将污泥静置沉降、离心、脱水、烘干，烘干的污泥破碎，并过筛至粒径为1～2mm，得初级干污泥样品，将初级干污泥样品与氯化锌活化剂溶液并混均匀，与80～100℃恒温下静置1～ 2h，冷却离心，烘干，得二级干污泥样品，破碎并过筛，加入P25溶液浸渍，得三级干污泥样品，然后在氮气氛中、在500-700℃活化1～2小时，得到催化剂。
申请公布号为CN106311204A的发明专利申请公开了一种在基材上生长二氧化钛颗粒的方法，将酸液与含钛化合物混合搅拌均匀，得到水热反应液，然后将基材放入水热反应液中，在70～120℃条件下进行水热反应，在基材上生长二氧化钛颗粒。
这些传统方法得到的活性炭或其他基材负载二氧化钛材料，其活性成分二氧化钛主要分布在活性炭或其他基材表面，使用过程中，二氧化钛的脱落会造成基材表面催化剂覆盖率降低，进而影响催化反应效率；或者，活性炭或其他基材表面的破碎，会造成破碎面裸露，裸露的基材表面并没有覆盖二氧化钛催化剂，也造成催化剂覆盖率降低，进而影响催化反应效率。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种椰壳炭负载二氧化钛及其制备方法，能够解决以下问题：现有的活性炭或其他基材负载二氧化钛催化剂比表面积小、使用寿命短。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括：
S1、前驱体配置：将含钛化合物、水、溶剂搅拌混合均匀，配制二氧化钛溶液或溶胶，得到二氧化钛前驱体；
S2、椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；
S3、浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛前驱体液体中，充分浸泡，烘干，得到烘干料；
S4、一次炭化：将烘干料置于炭化炉，经高温炭化，得到一次炭化料；
S5、粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
S6、捏合：将粉化料与添加剂、水充分混合，再经搅拌，得到捏合料；
S7、压条：将捏合料挤压，烘干，得到样条；
S8、二次炭化：将样条在炭化炉中炭化，得到二次炭化料；
S9、活化：将二次炭化料放入活化炉，用活化剂活化，得椰壳炭负载二氧化钛成品。
进一步的，所述S1中，含钛化合物为含有钛元素的有机化合物或无机化合物。
进一步的，所述S1中，控制溶液或溶胶的pH值为3～5。
进一步的，所述含钛化合物、溶剂和水的体积比为1：(1～10)： (0.5～10)。
进一步的，所述S1中，在制备二氧化钛前驱体的过程中，添加促进二氧化钛活性的助催化剂。
进一步的，所述S1中，控制配制温度为0～20℃。
进一步的，所述S3中，重复浸泡、烘干过程多次。
进一步的，所述S4中，一次炭化的炭化温度为350℃～550℃，炭化时间为0.5～1.5h。
进一步的，所述S5中，粉化料的粒度为100～200目。
另一方面，本发明还提供了一种采用上述方法制备的椰壳炭负载二氧化钛。
与现有技术相比，本发明至少能实现以下有益效果之一：
1)本发明公开的制备方法，先配制含钛化合物溶液或溶胶，得到二氧化钛前驱体，通过充分浸泡使含钛化合物进入椰壳纤维组织，脱除溶剂后，含钛化合物深入椰壳纤维；因此，在椰壳材料炭化之前，二氧化钛前驱体已经预先沉积在椰壳材料中；由此制备的椰壳炭负载二氧化钛，二氧化钛微粒在活性炭中分布均匀，结合紧密，不仅分布在活性炭的表面，而且也分散在活性炭本体结构中。
2)由于前驱体与椰壳纤维深度结合，在炭化过程中，含钛化合物沉积在活性炭骨架结构中，几乎不会影响活性炭的微孔形态。活性炭表面的二氧化钛微粒与活性炭本体结合紧密，不易脱落。而且，即使活性炭表面发生破损，或者活性炭本体发生破裂，破损后裸露出来的新表面，依然均匀覆盖有二氧化钛微粒，二氧化钛在活性炭表面的覆盖率不会降低，不会影响催化效率，延长了活性炭负载二氧化钛催化剂的使用寿命。同时二氧化钛微粒不会堵塞活性炭的微孔，对活性炭的比表面积影响不大。因此，本发明通过二氧化钛前驱体预先沉积再炭化的方法，得到的椰壳炭负载二氧化钛比表面积大、微孔结构好，催化剂稳定性好，使用寿命长。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书和说明书附图中所特别指出的内容来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的制备方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例样品吸附-脱附曲线。
图3为本发明实施例样品孔径分布曲线。
图4为本发明实施例1样品XPS图；
图5为本发明的椰壳的宏观照片；
图6为本发明的切割破碎后的椰壳材料的宏观照片；
图7为本发明的浸泡后的椰壳材料微观图；
图8为本发明的一次炭化料的宏观照片；
图9为本发明的二次炭化料的宏观照片。
其中：图2和图3中：A#代表实施例1样品，B#代表实施例2样品， C#代表实施例3样品，AC代表未负载二氧化钛的椰壳活性炭。
图4中：a为实施例1样品XPS总图；b为Ti 1s谱图，c为Si谱图， d为C1s谱图，e为O1s谱图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
现有工艺中多采用活性炭或其他基材直接负载二氧化钛，得到的活性炭或其他基材负载二氧化钛材料，其活性成分二氧化钛主要分布在活性炭或其他基材表面，使用过程中，二氧化钛的脱落会造成基材表面催化剂覆盖率降低，进而影响催化反应效率；或者，活性炭或其他基材表面的破碎，会造成破碎面裸露，裸露的基材表面并没有覆盖二氧化钛催化剂，也造成催化剂覆盖率降低，进而影响催化反应效率。
本发明提供了一种椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
S1、前驱体配置：将含钛化合物、水、溶剂搅拌混合均匀，配制二氧化钛溶液或溶胶，得到二氧化钛前驱体；
S2、椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；
S3、浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛前驱体液体中，充分浸泡，烘干，得到烘干料；
S4、一次炭化：将烘干料置于炭化炉，经高温炭化，得到一次炭化料；
S5、粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
S6、捏合：将粉化料与添加剂、水充分混合，再经搅拌，得到捏合料；
S7、压条：将捏合料挤压，烘干，得到样条；
S8、二次炭化：将样条在炭化炉中炭化，得到二次炭化料；
S9、活化：将二次炭化料放入活化炉，用活化剂活化，得到椰壳炭负载二氧化钛成品。
具体的，上述S1中，含钛化合物可以是含有钛元素的有机化合物，例如可以是钛酸酯。钛酸酯是一类含有钛的有机化合物，例如，可以是钛酸四丁酯等。含钛化合物也可以是含有钛元素的无机化合物，例如，可以是钛酸、钛酸盐、四氯化钛、三氯化钛等。作为制备原料的含钛化合物使用方式，可以是单独使用某一种含钛化合物，也可以是多种含钛化合物一起使用。
具体的，上述S1中，溶剂，可以但不限于是与水能够混溶的一种溶剂，如醇类溶剂，例如乙醇、乙二醇等，或者多种溶剂的混合物。也可以在溶剂中增加其他有助于形成二氧化钛溶胶的物质，如能够溶解在溶剂中的酸类物质，如乙酸、丙酸、乙酸酐、过氧化氢、硝酸、硫酸、盐酸等。
具体的，上述S1中，为了在浸泡过程中增加前驱体和椰壳材料中的纤维组织的亲和性，调节溶液的pH值在酸性区间，例如pH为3～5。
具体的，上述S1中，含钛化合物的浓度过大会造成溶胶胶束团聚，催化剂粒径不易控制。浓度过小，每次浸渍负载量太少，需要重复浸渍的次数太多；因此，控制含钛化合物、溶剂和水的体积比为1：(1～10)： (0.5～10)。
需要说明的是，上述S1中，在制备二氧化钛前驱体的过程中，可以添加促进二氧化钛活性的助催化剂，助催化剂可以是分解后能够增加二氧化钛催化活性的化合物、单质分子或者多种单质或化合物的混合物，例如金、银、铂、三氧化二铁、五氧化二钒等，助催化剂可以在搅拌混合之前加入，也可以是在搅拌混合的过程中加入。
考虑到助催化剂的作用是表面修饰、改性，可调节催化剂的催化活性。用量太少达不到改性目的，用量过多也会使催化活性降低；因此，控制助催化剂与含钛化合物的质量比为1～5：100。
具体的，上述S1中，为了控制前驱体液体中二氧化钛溶胶的生成速度，还可以采用通过控制配制温度的方式，因为温度会影响二氧化钛溶胶的性质，进而影响二氧化钛颗粒的形态和尺寸，最终会影响活性炭负载二氧化钛的催化性能等物化性能，温度越低，反应速度越慢，得到的二氧化钛颗粒尺寸分布更加均一，而且能更好地控制其粒径大小；但是温度过低，水会结冰。因此，可以控制配制温度在低于常温的温度，例如0～20℃，例如0℃、5℃、8℃、10℃、12℃、15℃、20℃。
具体的，上述S1中，控制二氧化钛溶胶中二氧化钛颗粒的尺寸小于 50nm，示例性的，尺寸为15～30nm。
具体的，上述S2中，控制块状的椰壳材料的尺寸不大于3cm，示例性的，块状的椰壳材料的尺寸为0.5～3cm。
具体的，上述S3中，浸泡过程使前驱体液体深入椰壳材料内部，通过烘干除去溶剂，使含钛化合物沉积在椰壳纤维组织中。为了增加含钛化合物的沉积量，可以采用多次浸泡的方式，通过重复浸泡、烘干过程，控制成品椰壳炭中二氧化碳的负载量。浸泡、烘干次数可以是多次，例如1～20次，示例性的，1次，2次，3次，5次，10次，15次。
具体的，上述S3中，浸泡的温度过高，溶剂会挥发；温度过低，水会结冰，因此，控制浸泡的温度小于20℃，优选的，浸泡的温度为5～16℃。
具体的，上述S4中，根据采用的原料的类型，可以根据具体的炭化需要选择炭化温度和炭化时间，炭化温度可选低于350℃的温度，比如 300℃，280℃，260℃，也可以选择高于550℃的温度，如580℃，600℃，650℃，甚至700℃。炭化时间，可以选择其他适宜的时间，可以小于1 小时，如50分钟，40分钟，30分钟，或者更短的时间，也可以多于1 小时，如70分钟，80分钟，90分钟，或者更长的时间。本发明中，控制一次炭化温度在350℃～550℃，炭化时间为0.5～1.5h。
具体的，上述S5中，粉化的作用是为了便于后期的加工成型。粉化过程所述的粉化料，是将炭化料粉碎，用筛子筛选出的活性炭粉，可以根据需要选择低于100目的大颗粒筛分，如80目，60目，40目。也可以选择高于200目的小颗粒筛分，如250目，300目，400目。本发明中经过深入研究，控制粉化料的粒度为100～200目。
具体的，上述S6中，捏合过程中所述的添加剂，其目的是为了让捏合过程中烘干料分散均匀，得到具有一定塑性的捏合料，便于控制下一步工艺中样条的成型性能，得到形状更为稳定牢固的样条，在样条经历炭化、活化的过程中能够很好地保持其形状，活化后的成品结构更加稳定，使用性能更为可靠。例如添加剂可以选择含有碳元素的物质，例如可以是煤焦油。
具体的，上述S6中，考虑到添加剂的量过多或过少均不利于下一步工艺的成型；因此，控制粉化料、添加剂和水的质量比为5～10:2～4:0.5～1.5。
需要说明的是，上述S6中，为了促进催化剂在活性炭中更好的分散，提高成品的比表面积，捏合过程中可以添加酸性调节剂。示例性的，钛源为无机化合物时，如四氯化钛，酸性调节剂采用无机酸，如盐酸、硝酸；钛源为有机化合物时，如钛酸酯类，酸性调节剂采用有机酸，如乙酸。
具体的，上述S6中，酸性调节剂与添加剂的质量比为1～5：100；其中酸性调节剂的浓度为0.1mol/L。
具体的，上述S8中，二次炭化的作用：使椰壳纤维充分炭化，并促使含钛化合物在椰壳炭化过程中，发生分解反应，转化成为二氧化钛。两种材料同步成型，结合更牢固、分布更均匀。二次炭化过程中，根据采用的原料的类型，可以根据具体的炭化需要选择炭化温度和炭化时间，炭化温度通常在400℃～600℃之间，也可以选择高于550℃的温度，如 580℃，600℃，650℃，甚至700℃。炭化时间，可以选择其他适宜的时间，可以小于1小时，如50分钟，40分钟，30分钟，或者更短的时间，也可以多于1小时，如70分钟，80分钟，90分钟，或者更长的时间。
考虑到本发明中二次炭化的温度过高，二氧化钛会发生晶型转变，从锐钛矿型变为金红石型，丧失催化活性；过低会使炭化不充分、含钛化合物分解不完全；时间过长没必要，过短炭化不充分、含钛化合物分解不完全；因此，上述S8中，控制二次炭化的炭化温度在400℃～600℃之间，炭化时间为0.6～1.2h。
需要说明的是，考虑到锐钛矿型二氧化钛的成型温度在400～600℃，二次炭化的温度高于一次炭化的温度；示例性的，二者的温度差为 100～200℃。
具体的，上述S9中，活化过程中的活化剂是热水蒸汽，控制活化温度在900℃～950℃之间，活化时间0.6～1.5h。
与现有技术相比，本发明公开的制备方法，先配制含钛化合物溶液或溶胶，得到二氧化钛前驱体，通过充分浸泡使含钛化合物进入椰壳纤维组织，脱除溶剂后，含钛化合物深入椰壳纤维；因此，在制备椰壳活性炭之前，二氧化钛前驱体已经预先沉积在椰壳材料中。由此制备的椰壳炭负载二氧化钛，二氧化钛微粒在活性炭中分布均匀，结合紧密，不仅分布在活性炭的表面，而且也分散在活性炭本体结构中。由于前驱体与椰壳纤维深度结合，在炭化过程中，含钛化合物沉积在活性炭骨架结构中，几乎不会影响活性炭的微孔形态。活性炭表面的二氧化钛微粒与活性炭本体结合紧密，不易脱落。而且，即使活性炭表面发生破损，或者活性炭本体发生破裂，破损后裸露出来的新表面，依然均匀覆盖有二氧化钛微粒，二氧化钛在活性炭表面的覆盖率不会降低，不会影响催化效率，延长了活性炭负载二氧化钛催化剂的使用寿命；同时二氧化钛微粒不会堵塞活性炭的微孔，对活性炭的比表面积影响不大。
实施例1
本实施例提供了一种椰壳炭负载二氧化钛，该椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
前驱体配置：将钛酸四丁酯、无水乙醇、水按照1:7:1比例，在10℃下混合搅拌1h，制得透明稳定的淡黄色二氧化钛溶胶；调节二氧化钛溶胶的pH值为4；
椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；椰壳材料的尺寸为1～2cm；
浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛前驱体液体中，充分浸泡、烘干，得到烘干料；浸泡温度为12℃；充分浸泡、烘干的次数为5次；
一次炭化：将烘干料置于炭化炉，在350℃炭化1h，得到一次炭化料；
粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
捏合：将粉化料与煤焦油、水按照6.5:3:1的质量比，充分混合，再经搅拌，使物料具有一定塑性，得到捏合料；
压条：将捏合料，挤压，烘干，得到样条；
二次炭化：将样条投入炭化炉中，在500℃炭化1小时，得到二次炭化料；
活化：将二次炭化料放入活化炉，950℃下水蒸气活化1小时，得椰壳炭负载二氧化钛。
本实施例的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积为1008m2/g，微孔结构好，催化剂稳定性好。
实施例2
本实施例提供了一种椰壳炭负载二氧化钛，该椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
前驱体配置：将四氯化钛、盐酸、水按照1:7:10比例，在8℃下混合搅拌1小时，制得透明稳定的四氯化钛溶液；调节四氯化钛溶液的pH值为3；
椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；椰壳材料的尺寸为1～3cm；
浸泡：将椰壳材料加入到四氯化钛溶液中，充分浸渍，烘干，得到烘干料；浸泡温度为10℃；充分浸泡、烘干的次数为7次；
一次炭化：将烘干料置于炭化炉，在400℃炭化1小时，得到一次炭化料；
粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
捏合：将粉化料与煤焦油、水按照7:3:1的质量比，充分混合，再经搅拌，使物料具有一定塑性，得到捏合料；
压条：将捏合料，挤压，烘干，得到样条；
二次炭化：将样条投入炭化炉中，在600℃炭化1小时，得到二次炭化料；
活化：将二次炭化料放入活化炉，950℃下水蒸气活化70分钟，得成品。
本实施例的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积为1018m2/g，微孔结构好，催化剂稳定性好。
实施例3
本实施例提供了一种椰壳炭负载二氧化钛，该椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
前驱体配置：将钛酸四丁酯、无水乙醇、水按照1:10:2比例，在0℃下混合搅拌1小时，制得透明稳定的淡黄色二氧化钛溶胶；调节二氧化钛溶胶的pH值为4.5；
椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；椰壳材料的尺寸为1～2cm；
浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛溶胶中，充分浸泡、烘干，得到烘干料；浸泡温度为14℃；充分浸泡、烘干的次数为15次；
一次炭化：将烘干料置于炭化炉，在350℃炭化1小时，得到一次炭化料；
捏合：将烘干料与煤焦油、水按照7:3:1的质量比，充分混合，再经搅拌，使物料具有一定塑性，得到捏合料；
压条：将捏合料，挤压，烘干，得到样条；
二次炭化：将样条投入炭化炉中，在450℃下炭化1小时，得到二次炭化料；
活化：将炭化料放入活化炉，900℃下水蒸气活化80分钟，得成品。
本实施例的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积为1010m2/g，微孔结构好，催化剂稳定性好。
实施例4
本实施例提供了一种椰壳炭负载二氧化钛，该椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
前驱体配置：将钛酸四丁酯、无水乙醇、水按照1:7:1比例，在10℃下混合搅拌1h，制得透明稳定的淡黄色二氧化钛溶胶；调节二氧化钛溶胶的pH值为4；
椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；椰壳材料的尺寸为1～2cm；
浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛前驱体液体中，充分浸泡、烘干，得到烘干料；浸泡温度为12℃；充分浸泡、烘干的次数为5次；
一次炭化：将烘干料置于炭化炉，在350℃炭化1h，得到一次炭化料；
粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
捏合：将粉化料与煤焦油、水、乙酸按照6.5:3:1:0.03的质量比，充分混合，再经搅拌，使物料具有一定塑性，得到捏合料；
压条：将捏合料，挤压，烘干，得到样条；
二次炭化：将样条投入炭化炉中，在500℃炭化1小时，得到二次炭化料；
活化：将二次炭化料放入活化炉，950℃下水蒸气活化1小时，得椰壳炭负载二氧化钛。
本实施例的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积为1208m2/g，微孔结构好，催化剂稳定性好。
对比例1
本对比例提供了普通椰壳活性炭C1，没有负载催化剂，微孔丰富，比表面积大(平均比表面积为1089m2/g)；无催化活性。
对比例2
本对比例提供了在成型的普通椰壳活性炭C1上，通过浸渍法，将催化剂前驱体吸附在活性炭表面，再经过焙烧而成。微孔被阻塞，造成比表面积降低(平均比表面积为625m2/g)。表面催化剂在使用中容易脱落，使催化剂稳定性降低。不过，这是目前最常用的负载方式。
对比例3
本对比例提供了椰壳材料经过炭化后，研磨成炭粉，再与前驱体混合，经过捏合、成型、焙烧、活化而成。微孔结构有影响，比表面积略降低(平均比表面积为853m2/g)，催化活性较稳定。
实施例1-4以及对比例1-3的相关参数对比表如下表1所示，由表1 可以看出，本发明提供的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积大，例如大于1000m2/g，微孔结构好，催化剂稳定性好，使用20000h以后催化活性依然大于70％。
表1实施例1-4以及对比例1-3的相关参数对比表
注：表1中，使用寿命是指连续使用一定时间后催化活性大于70％。
图2、图3分别表示的是未负载二氧化钛的椰壳活性炭和实施例1-3 所得复合材料产品的氮吸附和脱附曲线及相应的孔径分布曲线，由图可知，椰壳炭的吸附等温线在相对压力为0.3时基本达到吸附平衡，相对压力继续增加，其吸附量几乎不变，属于吸附等温线中V型等温线，是典型的微孔活性炭，同时图中的四条曲线回滞环几乎一致，同时孔径分布基本上没有改变，大部分都是在微孔范围。
从图4中可见，图a是XPS总谱，可以看出，该实施例1所得的复合材料表面主要存在的是C、O两种元素。由于实施例1的催化剂大都存在于活性炭的内部，表面存在的比较少，因此表面以C、O元素为主，这从图b、c中也可以看出来。图d是C1s的谱图，经过拟合后可以合成为四个峰，结合能分别为282eV、283.2eV、284.5eV、287eV，依次为Ti-C 键、C-H键、C-C键和C＝O键。图e是O1s的谱图，经过拟合后有三个峰，依次为527.8eV、528.5eV和530.0eV，其中527.8eV对应的是Ti-O 键，530.0eV处的大峰对应的是TiO2的晶格氧、Ti-O键。
图5为本发明的椰壳的宏观照片，图6为本发明的切割破碎后的椰壳材料的宏观照片，图7为本发明的浸泡后的椰壳材料微观图，图8为本发明的一次炭化料的宏观照片，图9为本发明的二次炭化料的宏观照片。
通过对比可知，本发明提供的椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积大，微孔结构好，催化剂稳定性好。本发明的二次炭化过程中添加酸性调节剂后能够有效提高椰壳炭负载二氧化钛的平均比表面积，提高催化活性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，包括：
S1、前驱体配置：将含钛化合物、水、溶剂搅拌混合均匀，配制二氧化钛溶液或溶胶，得到二氧化钛前驱体；
S2、椰壳材料准备：清除椰壳表层果皮和壳内果肉，将致密的果壳部分切割成块状，清洗干净，烘干，得到椰壳材料；
S3、浸泡：将椰壳材料加入到二氧化钛前驱体液体中，充分浸泡，烘干，得到烘干料；
S4、一次炭化：将烘干料置于炭化炉，经高温炭化，得到一次炭化料；
S5、粉化：将炭化料粉碎，过筛，取粒径在100～200目之间的炭化料，得到粉化料；
S6、捏合：将粉化料与添加剂、水充分混合，再经搅拌，得到捏合料；
S7、压条：将捏合料挤压，烘干，得到样条；
S8、二次炭化：将样条在炭化炉中炭化，得到二次炭化料；
S9、活化：将二次炭化料放入活化炉，用活化剂活化，得椰壳炭负载二氧化钛成品。
2.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S1中，含钛化合物为含有钛元素的有机化合物或无机化合物。
3.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S1中，控制溶液或溶胶的pH值为3～5。
4.根据权利要求2所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述含钛化合物、溶剂和水的体积比为1：(1～10)：(0.5～10)。
5.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S1中，在制备二氧化钛前驱体的过程中，添加促进二氧化钛活性的助催化剂。
6.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S1中，控制配制温度为0～20℃。
7.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S3中，重复浸泡、烘干过程多次。
8.根据权利要求1所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S4中，一次炭化的炭化温度为350℃～550℃，炭化时间为0.5～1.5h。
9.根据权利要求1-8所述的椰壳炭负载二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述S5中，粉化料的粒度为100～200目。
10.一种椰壳炭负载二氧化钛，其特征在于：由权利要求1-9中任一项所述的方法制备。
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2020
- 2020-11-24 CN CN202011331026.6A patent/CN112516979B/zh active Active
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