CN114073934A - 一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭表面上的二氧化钛金属复合材料；所述二氧化钛金属复合材料包括P25二氧化钛和负载在所述P25二氧化钛上的具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒。本发明在二氧化钛表面沉积‑沉淀具有表面等离子体共振效应的纳米颗粒，使得在可见光照射下即可发生等离子共振，从而将二氧化钛颗粒的光催化活性由紫外光区扩展至可见光区；而且将二氧化钛金属复合材料复合到活性炭颗粒表面，防止其沉积到活性炭的大孔和中孔中，可充分发挥二氧化钛的光催化活性，并且大大降低了活性炭比表面积的损失，提高了复合材料的吸附性能。同时制备方法简单易行，适于工业化发展和应用。

Description

一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、 应用
技术领域
本发明属于气体吸附和光降解材料技术领域，涉及一种活性炭复合材料及其制备方法、应用，尤其涉及一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、应用。
背景技术
室内空气污染已逐渐成为危害人类身体健康的最重要“隐形杀手”之一，室内空气存在500多种挥发性有机物，其中甲醛、苯系物等是主要有毒气体，2004年国际癌症研究中心(IARC)在153号“甲醛致癌”公报上将甲醛确定为致癌物，其主要来源于装饰装修中涉及到的装修材料、家具、涂料、人造板和胶黏剂等。中华人民共和国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定，居室空气中甲醛最高容许浓度为0.08mg/m3,通常装修后房间的甲醛含量均超过10倍以上，且潜伏年限长达10～15年，因此寻求有效途径去除室内甲醛具有深远的实际意义。
随着室内装修的不断升温，各种建筑材料的广泛应用，由此引发的室内空气污染越来越受到人们的关注，其中主要的污染物为来源于油漆、胶合板、刨花板、内墙涂料、塑料贴面等材料中的甲醛，已被世界卫生组织定为致癌致畸物质。长时期接触低浓度甲醛，会引起呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌等，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。会引起新生儿染色体异常，白血病，青少年记忆力下降，妊娠综合征等。目前广泛使用的去除室内挥发性有机物的方法主要包括吸附法、光触媒降解法等。其中吸附法的吸附剂饱和吸附量难以控制，常用的吸附剂为活性炭，但由于甲醛分子小，易从活性炭孔道中脱附，所以活性炭自身对甲醛的吸附效果有限。光触媒降解法最广泛使用的光催化剂为二氧化钛(TiO2)，其化学性质稳定、无毒、催化活性高、成本低，能利用紫外光将有机物降解成小分子。但是其本身孔结构不发达，供被降解物附着点较少，且通常空气中污染物浓度很低，这使二氧化钛与污染物的有效接触机率减小，导致光催化效率降低。
因而，随着业内持续的研究，现有技术中也公开了一些综合性的技术文献，如专利CN104368325B公开了一种光降解甲醛蜂窝活性炭的制备方法，虽然操作方法简单、制备的蜂窝状活性炭比表面积较大，具有较高的吸附性能，可制备成任意形状，但部分P25渗透在活性炭孔道内，光源无法直射，无法完全发挥P25的光催化活性，且P25为物理吸附在活性炭表面，结合强度低，易剥落。如专利CN106423130A公开了一种二氧化钛/活性炭自组装复合材料的制备及应用，虽然TiO2与活性炭具有较牢固的结合力，不容易脱落，吸附性能为现有P25光催化剂的1.5倍以上。但其光催化活性仅限于紫外光区。再如专利CN104549370B公开了一种光催化蜂窝活性炭网，也存在活性炭载体比表面积较小，吸附能力有限，且TiO2负载在活性炭的大孔和中孔中，使活性炭的比表面积下降等等问题。
因此，如何设计一种合理的复合材料，解决现有技术存在的上述问题，已成为本领域诸多一线研究人员目前亟待解决的技术课题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种活性炭复合材料及其制备方法、应用，特别是一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料，本发明提供的活性炭复合材料，并集TiO2、活性炭的优点于一体，TiO2与具有丰富孔结构的材料复合，能够提高吸附性能的同时将其降解，利用两者之间的有效协同作用，能够对空气中的污染物进行有效降解与吸附，而且TiO2在可见光下即可具有催化活性。同时制备方法简单易行，适于工业化发展和应用，具有较高的实际应用价值。
本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭表面上的二氧化钛金属复合材料；
所述二氧化钛金属复合材料包括P25二氧化钛和负载在所述P25二氧化钛上的具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒。
优选的，所述活性炭包括活性炭颗粒；
所述活性炭的粒径为1～12mm；
所述活性炭包括柱状活性炭颗粒和/或球状活性炭颗粒；
所述二氧化钛金属复合材料与所述活性炭的质量比为(0.01～0.1):1。
优选的，所述二氧化钛金属复合材料不沉积在所述活性炭的孔洞中；
所述二氧化钛金属复合材料的粒径为21～25nm；
所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、金-银双金属纳米颗粒、金-钯双金属纳米颗粒、金-铜双金属纳米颗粒和金-铂双金属纳米颗粒中的一种或多种；
所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒的粒径为1～10nm。
优选的，所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒在P25二氧化钛上的负载量为0.5wt％～5wt％；
所述P25二氧化钛的平均粒径为21nm；
所述活性炭复合材料的比表面积为1600～2450m2/g；
所述活性炭复合材料由二氧化钛金属复合材料前驱体涂覆并粘合在所述活性炭颗粒表面，再经过热处理后得到。
本发明提供了一种活性炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将P25二氧化钛、具有表面等离子体共振效应的金属前驱体和水经过混合后，得到悬浮液；
2)在pH值调节剂的作用下，上述步骤得到的悬浮液进行沉积反应后，得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛；
3)将上述步骤得到的负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛均匀复合在粘附有粘合剂的活性炭颗粒表面，得到半成品；
4)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品进行热处理后，得到活性炭复合材料。
优选的，所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体包括金属可溶盐；
所述P25二氧化钛和水质量比为1：(100～500)；
所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体与pH值调节剂的摩尔比为1：(100～200)；
所述pH值调节剂包括尿素、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
优选的，所述沉积反应的pH值为11～12；
所述沉积反应的温度为60～80℃；
所述沉积反应的时间为4～10h；
所述复合的方式包括喷涂、涂刷和浸蘸中的一种或多种；
所述粘合剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉粘结剂中的一种或多种。
优选的，所述粘合剂与所述活性炭颗粒的质量比为(0.01～0.05)：1；
所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒由以下步骤制备得到：
将粘合剂和水经过分散后，得到粘合剂分散液，将粘合剂分散液涂覆在活性炭颗粒上，得到粘附有粘合剂的活性炭颗粒；
所述负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛与所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒的质量比为(0.02～0.15)：1；
所述热处理的温度为200～400℃；
所述热处理的时间为1～3h；
所述活性炭复合材料为兼具吸附和光降解功效的活性炭复合材料。
优选的，所述活性炭颗粒由以下步骤制备得到：
A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；
B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到活性炭颗粒；
所述活性炭原料为石油焦和/或煤渣；
所述活化剂包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；
所述活性炭原料与活化剂的质量比为1：(0.5～5)；
所述活化的温度为700～900℃；
所述活化的时间为0.5～4h；
所述粉体的含水量小于等于3％；
所述粘结剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种；
所述粉体与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)；
所述粘结剂为粘结剂溶液；
所述粘结剂溶液的质量浓度为10％～15％；
所述捏合后，得到可塑性泥料，干燥浓缩后，再进行造粒；
所述干燥浓缩后的水分含量为20％～30％。
本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的活性炭复合材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的活性炭复合材料在吸附和/或光降解领域中的应用。
本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭表面上的二氧化钛金属复合材料；所述二氧化钛金属复合材料包括P25二氧化钛和负载在所述P25二氧化钛上的具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒。与现有技术相比，本发明针对现有的吸附材料被动吸附和主动降解均存在各自难以克服的缺陷。而综合吸附复合材料，则存在难于发挥二氧化钛的光催化活性，结合强度低，易脱落以及光催化活性受限，或活性炭的比表面积明显下降等等问题。
本发明创造性的得到了一种具体特定组成和结构的活性炭复合材料，该复合材料特别采用了P25二氧化钛表面负载等离子体共振效应的金属纳米颗粒，再共同复合在活性炭颗粒上的结构。本发明在TiO2表面沉积-沉淀具有表面等离子体共振效应的纳米颗粒，使得在可见光照射下即可发生等离子共振，将电子注入到TiO2导带上，从而将TiO2颗粒的光催化活性由紫外光区扩展至可见光区，相比P25，光降解有害气体的效果更好；而且将二氧化钛金属复合材料复合到活性炭颗粒表面，防止其沉积到活性炭的大孔和中孔中，可充分发挥TiO2的光催化活性，并且大大降低了活性炭比表面积的损失，提高了复合材料的吸附性能。
本发明提供的活性炭复合材料集吸附和光催化降解于一体，利用活性炭吸附后的有毒有机物的高浓度聚集和加入金属颗粒后二氧化钛的紫外-可见光全波段光催化活性，大大提高了对有害气体成分的去除率，有效的避免了甲醛等挥发性有机物分子小，易从活性炭孔道中脱附的二次污染的问题，而且P25在氙灯的照射下可快速降解脱附的甲醛等有害气体，进一步避免了该方面的二次污染问题。本发明有效的解决了现有二氧化钛和活性炭复合材料存在的，TiO2负载在活性炭的大孔和中孔中，使活性炭的比表面积下降，且光源无法直射至全部TiO2颗粒，部分光催化活性得不到发挥的缺陷，更解决了现有的TiO2与活性炭大多通过浸渍吸附结合，容易脱落以及TiO2仅在可见光区有光催化活性的问题。本发明提供的制备方法，工艺简单，可控性强，条件温和，更加适于工业化推广和应用。
实验结果表明，本发明制备的活性炭复合材料的比表面积为1600～2450m2/g。在1m3的密闭空间内，在氙灯的照射下，4h后的甲醛去除率能够达到95％。
附图说明
图1为本发明制备的活性炭复合材料的结构示意简图；
图2为本发明实施例1制备的活性炭的SEM扫描电镜图；
图3为本发明实施例1制备的活性炭的吸-脱附曲线图；
图4为本发明实施例1制备的负载有Au纳米颗粒的P25的紫外-可见光吸收光谱图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或吸附材料制备领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种活性炭复合材料，包括活性炭和复合在所述活性炭表面上的二氧化钛金属复合材料；
所述二氧化钛金属复合材料包括P25二氧化钛和负载在所述P25二氧化钛上的具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒。
本发明原则上对所述活性炭的具体形貌没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭优选包括活性炭颗粒，更优选包括柱状活性炭颗粒和/或球状活性炭颗粒，更优选为柱状活性炭颗粒或球状活性炭颗粒。
本发明原则上对所述活性炭的粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭的粒径优选为1～12mm，更优选为3～10mm，更优选为5～8mm。具体的，所述柱状活性炭的直径优选为1～8mm，更优选为2～7mm，更优选为3～6mm，更优选为4～5mm。所述柱状活性炭的长度优选为4～8mm，更优选为4.5～7.5mm，更优选为5～7mm，更优选为5.5～6.5mm。所述球状活性炭粒径优选为2～12mm，更优选为4～10mm，更优选为6～8mm。
本发明原则上对所述二氧化钛金属复合材料与所述活性炭的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述二氧化钛金属复合材料与所述活性炭的质量比优选为(0.01～0.1):1，更优选为(0.21～0.8):1，更优选为(0.41～0.6):1。
本发明为完整和细化整体技术方案，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述二氧化钛金属复合材料优选不沉积在所述活性炭的孔洞中。
本发明原则上对所述二氧化钛金属复合材料的粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述二氧化钛金属复合材料的粒径优选为21～25nm，更优选为21.5～24.5nm，更优选为22～24nm，更优选为22.5～23.5nm。
本发明原则上对所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒优选包括金纳米颗粒、金-银双金属纳米颗粒、金-钯双金属纳米颗粒、金-铜双金属纳米颗粒和金-铂双金属纳米颗粒中的一种或多种，更优选为金(Au)纳米颗粒、金-银(Au-Ag)双金属纳米颗粒、金-钯(Au-Pd)双金属纳米颗粒、金-铜(Au-Cu)双金属纳米颗粒或金-铂(Au-Pt)双金属纳米颗粒。
本发明原则上对所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒的粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒的粒径优选为1～10nm，更优选为3～8nm，更优选为5～6nm。
本发明原则上对所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒在P25二氧化钛上的负载量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒在P25二氧化钛上的负载量优选为0.5wt％～5wt％，更优选为1.5wt％～4wt％，更优选为2.5wt％～3wt％。
本发明原则上对所述P25的定义和来源没有特别限制，以本领域技术人员熟知的P25的定义和来源即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择，其可以市售够得。本发明所述P25二氧化钛，即P25。
本发明原则上对所述P25二氧化钛的平均粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述P25二氧化钛的平均粒径优选为21nm。
本发明原则上对所述活性炭复合材料的比表面积没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭复合材料的比表面积优选为1600～2450m2/g，更优选为1800～2250m2/g，更优选为2000～2050m2/g。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭复合材料优选由二氧化钛金属复合材料前驱体涂覆并粘合在所述活性炭颗粒表面，再经过热处理后得到。
参见图1，图1为本发明制备的活性炭复合材料的结构示意简图。
本发明还提供了一种活性炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将P25二氧化钛、具有表面等离子体共振效应的金属前驱体和水经过混合后，得到悬浮液；
2)在pH值调节剂的作用下，上述步骤得到的悬浮液进行沉积反应后，得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛；
3)将上述步骤得到的负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛均匀复合在粘附有粘合剂的活性炭颗粒表面，得到半成品；
4)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品进行热处理后，得到活性炭复合材料。
本发明对上述制备方法中活性炭复合材料的原料和产品的参数、选择，以及相应的优选原则，与前述活性炭复合材料中的原料和产品的参数、选择，以及相应的优选原则均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将P25二氧化钛、具有表面等离子体共振效应的金属前驱体和水经过混合后，得到悬浮液。
本发明原则上对所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体优选包括金属可溶盐，具体可以为HAuCl4、PdCl2、PtCl2、AgNO3或Cu(NO3)2等。
本发明原则上对所述P25二氧化钛和水质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述P25二氧化钛和水质量比优选为1：(100～500)，更优选为1：(150～450)，更优选为1：(200～400)，更优选为1：(250～350)。
本发明随后在pH值调节剂的作用下，上述步骤得到的悬浮液进行沉积反应后，得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛。
本发明原则上对所述pH值调节剂的加入量为没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体与pH值调节剂的摩尔比优选为1：(100～200)，更优选为1：(120～180)，更优选为1：(140～160)。
本发明原则上对所述pH值调节剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述pH值调节剂优选包括pH值调节剂水溶液，更优选包括尿素、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种，更优选为尿素、氢氧化钠或氢氧化钾。
本发明原则上对所述沉积反应的pH值没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述沉积反应的pH值优选为11～12，更优选为11.2～11.8，更优选为11.4～11.6。
本发明原则上对所述沉积反应的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述沉积反应的温度优选为60～80℃，更优选为64～86℃，更优选为68～82℃，更优选为72～78℃。
本发明原则上对所述沉积反应的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述沉积反应的时间优选为4～10h，更优选为5～9h，更优选为6～8h。
本发明再将上述步骤得到的负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛均匀复合在粘附有粘合剂的活性炭颗粒表面，得到半成品。
本发明原则上对所述复合的方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述复合的方式优选包括喷涂、涂刷和浸蘸中的一种或多种，更优选为喷涂、涂刷或浸蘸。
本发明原则上对所述粘合剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘合剂优选包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉粘结剂中的一种或多种，更优选为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或淀粉。
本发明原则上对所述粘合剂与所述活性炭颗粒的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘合剂与所述活性炭颗粒的质量比优选为(0.01～0.05)：1，更优选为(0.015～0.045)：1，更优选为(0.02～0.04)：1，更优选为(0.025～0.035)：1。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒优选由以下步骤制备得到：
将粘合剂和水经过分散后，得到粘合剂分散液，将粘合剂分散液涂覆在活性炭颗粒上，得到粘附有粘合剂的活性炭颗粒。
本发明原则上对所述负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛与所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛与所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒的质量比优选为(0.02～0.15)：1，更优选为(0.05～0.12)：1，更优选为(0.08～0.09)：1。
本发明最后在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品进行热处理后，得到活性炭复合材料。
本发明原则上对所述保护性气体没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述保护性气体优选为惰性气体和/或氮气，更优选为惰性气体或氮气，具体可以为氩气或氮气。
本发明原则上对所述热处理的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述热处理的温度优选为200～400℃，更优选为240～360℃，更优选为280～320℃。
本发明原则上对所述热处理的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述热处理的时间优选为1～3h，更优选为1.4～2.6h，更优选为1.8～2.2h。本发明所述热处理过程中，粘合剂在该过程中得到了碳化处理，P25表面的金属氢氧化物还原为金属纳米颗粒，还能够起到稳定活性炭结构的作用。
本发明原则上对所述活性炭复合材料的具体功效没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭复合材料优选为兼具吸附和光降解功效的活性炭复合材料。
本发明为完整和细化整体技术方案，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭颗粒优选由以下步骤制备得到：
A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；
B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到活性炭颗粒。
本发明首先在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体。
本发明原则上对所述保护性气体没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述保护性气体优选为惰性气体和/或氮气，更优选为惰性气体或氮气，具体可以为氩气或氮气。
本发明原则上对所述活性炭的原料没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭原料优选为石油焦和/或煤渣，更优选为石油焦或煤渣。即本发明所述活性炭复合材料优选为石油焦基活性炭复合材料或煤基活性炭复合材料。
本发明原则上对所述活性炭原料其他参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭原料优选为经过粉碎的活性炭原料。本发明所述粉碎的方式优选为球磨和/或气流粉碎，更优选为球磨或气流粉碎。本发明对所述粉碎后的粒度，即活性炭原料的粒度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述活性炭原料的粒度优选为8～12μm，更优选为8～12μm，更优选为8～12μm。
本发明原则上对所述活化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活化剂优选包括氢氧化钾和/或氢氧化钠，更优选为氢氧化钾或氢氧化钠。
本发明原则上对所述活化剂的其他参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活化剂的粒径优选为10～300μm，更优选为50～250μm，更优选为100～200μm。
本发明原则上对所述活性炭原料与活化剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活性炭原料与活化剂的质量比优选为1：(0.5～5)，更优选为1：(1.5～4)，更优选为1：(2.5～3)。
本发明原则上对所述活化的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活化的温度优选为700～900℃，更优选为740～860℃，更优选为780～820℃。
本发明原则上对所述活化的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活化的时间优选为0.5～4h，更优选为1～3.5h，更优选为1.5～3h，更优选为2～2.5h。
本发明为进一步提高最终产品的性能，完整和细化制备工艺，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述活化后优选还包括后处理步骤。本发明所述后处理优选包括洗涤、过滤和干燥中的一种或多种，更优选为洗涤、过滤和干燥中的多种，更优选为依次进行水洗、酸洗、再次水洗、过滤和干燥。
本发明对上述后处理的具体过程和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述酸洗用的酸优选为盐酸、硝酸和磷酸中的一种或多种。所述水洗和再次水洗优选为将物料洗涤至中性为止。所述洗涤温度优选为20～100℃，更优选为40～80℃，更优选为50～70℃。所述洗涤方式优选包括搅拌和/或超声辅助。所述过滤方式优选为压滤和/或离心。所述干燥方式优选为鼓风干燥。所述干燥温度优选为80～120℃，更优选为90～110℃，更优选为95～105℃。
本发明经过上述步骤，得到了中性的活性炭水分散液，再进行干燥后，得到了粉体。本发明原则上对所述粉体的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粉体的含水量特别优选小于等于3％，更优选小于等于2.5％，更优选小于等于2％。
本发明然后将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到活性炭颗粒。
本发明原则上对所述粘结剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘结剂优选包括羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种，更优选为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或淀粉。
本发明原则上对所述粘结剂的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粉体与粘结剂的质量比优选为1：(0.1～0.3)，更优选为1：(0.12～0.27)，更优选为1：(0.15～0.25)，更优选为1：(0.18～0.22)。
本发明原则上对所述粘结剂的加入方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘结剂优选为粘结剂溶液。
本发明原则上对所述粘结剂溶液的质量浓度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述粘结剂溶液的质量浓度优选为10％～15％，更优选为11％～14％，更优选为12％～13％。
本发明对所述捏合和造粒的具体步骤和条件没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整。本发明为进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，所述捏合后，得到可塑性泥料，干燥浓缩后，再进行造粒。所述捏合后的水分含量，即干燥浓缩后的水分含量优选为20％～30％，更优选为22％～28％，更优选为24％～26％。本发明为保证干燥浓缩后的水分含量，更优选在干燥箱中进行浓缩。本发明所述捏合的设备优选为捏合机，所述造粒的设备优选为卧式压力机造粒成型。
本发明提供了的上述活性炭颗粒的制备方法，采用了活化-粘结剂造粒-共同热处理的整体工艺路线，先活化后粘合造粒的方式，不仅克服了传统先造粒后活化工艺，原料和活化剂的接触面积有限，产品比表面积低的问题；再通过粘结剂造粒的方式，大大改善了上述工序中存在的造粒活性炭颗粒强度不够的弊端；最后共同炭黑处理，更好的稳定了活性炭的结构。本发明提供的制备方法，不仅制备方法简单，而且制备的活性炭颗粒比表面积大，对甲醛吸附容量高，还具有更好的机械强度，同时不具有二次污染，使用方便，为将来大规模应用提供了良好的前景。
本发明为完整和细化制备工艺，进一步提高复合材料的比表面积，增强紫外光区和可见光区的光催化活性，进而提高复合材料的吸附性能和光降解性能，上述活性炭复合材料的制备步骤具体可以为以下步骤：
A.柱状活性炭颗粒的制备：将石油焦或煤渣预粉碎，并与活化剂按一定比例混合，在惰性气体保护下，进行高温活化、洗涤、干燥，得到高比表面积活性炭粉体；将上述方法制得的粉状活性炭与润湿剂、粘结剂混合均匀，在室温下经捏合机捏合至可塑性泥料；将上述方法制得的可塑性泥料，置于干燥箱中浓缩，后加入卧式压力机造粒成柱状颗粒；
B.负载有金属氢氧化物颗粒的P25的制备：将P25分散到含有要负载的目标金属前驱体的水溶液中，形成混合均匀的悬浮液，在充分搅拌的条件下，控制一定的温度和PH值，使目标金属以金属氢氧化物的形式沉积在P25颗粒表面，金属负载量可通过控制金属前躯体浓度进行调节；
C.负载工序：在烧杯中加入去离子水，打开高速分散机，调节其转速，将羧甲基纤维素(CMC)，缓慢加入烧杯中，在一定转速下搅拌一段时间后，再加入去离子水，相同转速下搅拌，得到特定浓度的CMC溶液。在制备的柱状活性炭上涂覆一层该CMC粘合剂，将负载有金属氢氧化物颗粒的P25均匀的沉降到活性炭表面，并去除未有效粘合的P25颗粒；
D.热处理工序：将负载工序得到的复合材料鼓风干燥，后放入气氛保护箱式炉中，以氮气为保护气体，进行热处理，得到活性炭复合材料。在粘合剂材料炭化的同时，也使P25表面的金属氢氧化物还原为金属纳米颗粒，使其具有了紫外-可见光全波段光催化活性。
本发明还提供了上述技术方案中任意一项所述的活性炭复合材料或上述技术方案中任意一项所述的制备方法所制备的活性炭复合材料在吸附和/或光降解领域中的应用。
本发明上述步骤公开了一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、应用，该复合材料是以柱状(或球状)活性炭颗粒为核，在其表面粘结一层负载有金属纳米颗粒的P25(一种纳米级TiO2白色粉末)，后经热处理得到最终的复合材料。本发明得到的这种具体特定组成和结构的活性炭复合材料，采用了P25二氧化钛表面负载等离子体共振效应的金属纳米颗粒，再共同复合在活性炭颗粒上的结构。本发明在P25表面沉积-沉淀具有表面等离子体共振效应的金(Au)纳米颗粒，或金-银(Au-Ag)、金-钯(Au-Pd)、金-铜(Au-Cu)、金-铂(Au-Pt)等双金属纳米颗粒，Au等金属纳米颗粒在可见光照射下可发生等离子共振，将电子注入到P25导带上。可将P25颗粒的光催化活性由紫外光区扩展至可见光区，相比P25，光降解有害气体的效果更好；而且通过粘结-喷涂的方式，将P25颗粒沉积到活性炭颗粒表面，防止其沉积到活性炭的大孔和中孔中，可充分发挥P25的光催化活性，并且大大降低了活性炭比表面积的损失，提高了复合材料的吸附性能。
本发明提供的活性炭复合材料集吸附和光催化降解于一体，利用活性炭吸附后的有毒有机物的高浓度聚集和加入金属颗粒后二氧化钛的紫外-可见光全波段光催化活性，大大提高了对有害气体成分的去除率，有效的避免了甲醛等挥发性有机物分子小，易从活性炭孔道中脱附的二次污染的问题，而且P25在氙灯的照射下可快速降解脱附的甲醛等有害气体，进一步避免了该方面的二次污染问题。本发明有效的解决了现有二氧化钛和活性炭复合材料存在的，TiO2负载在活性炭的大孔和中孔中，使活性炭的比表面积下降，且光源无法直射至全部TiO2颗粒，部分光催化活性得不到发挥的缺陷，更解决了现有的TiO2与活性炭大多通过浸渍吸附结合，容易脱落以及TiO2仅在可见光区有光催化活性的问题。
实验结果表明，本发明制备的活性炭复合材料的比表面积为1600～2450m2/g。在1m3的密闭空间内，在氙灯的照射下，4h后的甲醛去除率能够达到95％。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种活性炭复合材料及其制备方法、应用进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
将平均粒径为8μm的石油焦粉体与5kg氢氧化钾粉末混匀，装入纯镍坩埚中，氮气保护下以5℃/min速度升温至800℃活化1h、洗涤、过滤、干燥，得到平均粒径为10μm、比表面积为1813m2/g的活性炭粉末。
对本发明实施例1制备的活性炭粉末进行表征。
参见图2，图2为本发明实施例1制备的活性炭的SEM扫描电镜图。
参见图3，图3为本发明实施例1制备的活性炭的吸-脱附曲线图。
由图2和图3可知，活性炭的粒径分布均匀，且孔隙以微孔为主，比表面积大，确保其与有害气体有较大的接触面积。
将1kg产物活性炭粉末加入捏合机中，分批次加入1.25kg的浓度为12％的PVA水溶液，在室温下经捏合机捏合至块体；将上述方法制得的块体活性炭，置于干燥箱，50℃烘干一段时间，直至水分将至25％，采用卧式压力机造粒成型，得到柱状活性炭颗粒的尺寸为
Figure BDA0002640267270000181
将0.21g氯金酸(HAuCl4)溶解于500ml水中，后加入5g P25，超声分散均匀，再加入100ml浓度为0.1％的尿素水溶液，控制反应温度80℃，反应6小时，过滤洗涤至中性，60℃下干燥12h，即可得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25。
对本发明实施例1制备的负载有金属氢氧化物颗粒的P25进行表征。
为确认金属氢氧化物成功沉积到了P25表面，取0.1g样品，在氮气氛围中，于400℃下处理2h，样品变为紫色，说明P25表面有Au纳米颗粒。
参见图4，图4为本发明实施例1制备的负载有Au纳米颗粒的P25的紫外-可见光吸收光谱图。
在烧杯中加入250g去离子水，打开高速分散机，调节其转速为1500rpm，称取7.5g羧甲基纤维素(CMC)，缓慢加入烧杯中，1500rpm转速下搅拌20min，后加入242.5g去离子水，相同转速下搅拌1h，得到浓度为1.5％(wt)的CMC溶液粘合剂。
将上述步骤制备的柱状活性炭颗粒表面涂覆一层CMC溶液粘合剂，将负载有金属氢氧化物颗粒的P25均匀的沉降到活性炭表面，并去除未有效粘合的颗粒，控制负载量为5％；将负载工序得到的复合材料鼓风干燥，后放入气氛保护箱式炉中，以氮气为保护气体，进行热处理，400℃下处理2h，最终得到活性炭复合材料。
对本发明实施例1制备的活性炭复合材料进行性能检测。
测试方法：
(1)甲醛测定采用GB/T 18204.26-2000标准。
(2)测试环境：自制玻璃环境试验舱：有机玻璃材质；容积，1m3(1m×1m×1m)；舱门在试验舱正面，大小0.4m×0.4m，舱门上设置一双操作手套；试验舱相对的两个侧面各设置一个采样孔；试验舱体内表面光滑，所有连接处均经过密封处理，试验舱的漏气率小于0.05m3/h。附加设备：2只50W氙灯、循环风扇、加热套用作甲醛气体发生器、净化风机、活性炭盛放过滤网(2mm×2mm)。
(3)测试方法：取50g样品平铺在滤网上，并用自封袋密封。在加热套中的蒸发皿上注入50μL甲醛，立即将舱门密封。打开循环风扇与加热套的加热开关，待甲醛溶液蒸发完后关闭加热套，平衡一定时间后，关闭循环风扇，采集舱内气体并测试其浓度，此浓度为初始浓度C0。打开自封袋，取出样品，同时开启循环风扇和净化风机、氙灯，在4h后采集舱内气体并测试其浓度C1，则甲醛的去除率R：
Figure BDA0002640267270000191
参见表1，表1为本发明实施例和对比例制备的材料的性能数据。
表1
样品 甲醛去除率
实施例1 84％
实施例2 95％
实施例3 92％
对比例1 68％
对比例2 79％
实施例2
将0.21g氯金酸(HAuCl4)和0.09g二氯化钯溶解于500ml水中，后加入5g P25，超声分散均匀，再加入200ml浓度为0.1％的尿素水溶液，控制反应温度80℃，反应6小时，过滤洗涤至中性，60℃下干燥12h，即可得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25。
采用与实施例1同样的方法将其负载于活性炭颗粒上，热处理后得最终得到活性炭复合材料。
对本发明实施例2制备的活性炭复合材料进行性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例和对比例制备的材料的性能数据。
实施例3
将0.21g氯金酸(HAuCl4)和0.09g二水合氯化铜溶解于500ml水中，后加入5gP25，超声分散均匀，再加入200ml浓度为0.1％的尿素水溶液，控制反应温度80℃，反应6小时，过滤洗涤至中性，60℃下干燥12h，即可得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25。
采用与实施例1同样的方法将其负载于活性炭颗粒上，热处理后得最终得到活性炭复合材料。
对本发明实施例3制备的活性炭复合材料进行性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例和对比例制备的材料的性能数据。
对比例1
将平均粒径为8μm的石油焦粉体与5kg氢氧化钾粉末混匀，装入纯镍坩埚中，氮气保护下以5℃/min速度升温至800℃活化1h、洗涤、过滤、干燥，得到平均粒径为10μm、比表面积为1813m2/g的活性炭粉末。将1kg产物活性炭粉末加入捏合机中，分批次加入1.25kg的浓度为12％的PVA水溶液，在室温下经捏合机捏合至块体；将上述方法制得的块体活性炭，置于干燥箱，50℃烘干一段时间，直至水分将至25％，采用卧式压力机造粒成型，得到柱状活性炭颗粒的尺寸为
Figure BDA0002640267270000211
对本发明对比例1制备的柱状活性炭材料进行性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例和对比例制备的材料的性能数据。
对比例2
将实施例1制备的柱状活性炭颗粒表面涂覆一层粘合剂，将P25均匀的沉降到活性炭表面，并去除未有效粘合的P25颗粒，控制P25负载量为5％。将负载工序得到的复合材料鼓风干燥，后放入气氛保护箱式炉中，以氮气为保护气体，进行热处理，400℃下处理2h，得到复合材料。
对本发明对比例2制备的复合材料进行性能检测。
参见表1，表1为本发明实施例和对比例制备的材料的性能数据。
以上对本发明提供的一种兼具吸附-光降解功效的活性炭复合材料及其制备方法、应用进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种活性炭复合材料，其特征在于，包括活性炭和复合在所述活性炭表面上的二氧化钛金属复合材料；
所述二氧化钛金属复合材料包括P25二氧化钛和负载在所述P25二氧化钛上的具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的活性炭复合材料，其特征在于，所述活性炭包括活性炭颗粒；
所述活性炭的粒径为1～12mm；
所述活性炭包括柱状活性炭颗粒和/或球状活性炭颗粒；
所述二氧化钛金属复合材料与所述活性炭的质量比为(0.01～0.1):1。
3.根据权利要求1所述的活性炭复合材料，其特征在于，所述二氧化钛金属复合材料不沉积在所述活性炭的孔洞中；
所述二氧化钛金属复合材料的粒径为21～25nm；
所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒包括金纳米颗粒、金-银双金属纳米颗粒、金-钯双金属纳米颗粒、金-铜双金属纳米颗粒和金-铂双金属纳米颗粒中的一种或多种；
所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒的粒径为1～10nm。
4.根据权利要求1所述的活性炭复合材料，其特征在于，所述具有表面等离子体共振效应的金属纳米颗粒在P25二氧化钛上的负载量为0.5wt％～5wt％；
所述P25二氧化钛的平均粒径为21nm；
所述活性炭复合材料的比表面积为1600～2450m2/g；
所述活性炭复合材料由二氧化钛金属复合材料前驱体涂覆并粘合在所述活性炭颗粒表面，再经过热处理后得到。
5.一种活性炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将P25二氧化钛、具有表面等离子体共振效应的金属前驱体和水经过混合后，得到悬浮液；
2)在pH值调节剂的作用下，上述步骤得到的悬浮液进行沉积反应后，得到负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛；
3)将上述步骤得到的负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛均匀复合在粘附有粘合剂的活性炭颗粒表面，得到半成品；
4)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品进行热处理后，得到活性炭复合材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体包括金属可溶盐；
所述P25二氧化钛和水质量比为1：(100～500)；
所述具有表面等离子体共振效应的金属前驱体与pH值调节剂的摩尔比为1：(100～200)；
所述pH值调节剂包括尿素、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述沉积反应的pH值为11～12；
所述沉积反应的温度为60～80℃；
所述沉积反应的时间为4～10h；
所述复合的方式包括喷涂、涂刷和浸蘸中的一种或多种；
所述粘合剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉粘结剂中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述粘合剂与所述活性炭颗粒的质量比为(0.01～0.05)：1；
所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒由以下步骤制备得到：
将粘合剂和水经过分散后，得到粘合剂分散液，将粘合剂分散液涂覆在活性炭颗粒上，得到粘附有粘合剂的活性炭颗粒；
所述负载有金属氢氧化物颗粒的P25二氧化钛与所述粘附有粘合剂的活性炭颗粒的质量比为(0.02～0.15)：1；
所述热处理的温度为200～400℃；
所述热处理的时间为1～3h；
所述活性炭复合材料为兼具吸附和光降解功效的活性炭复合材料。
9.根据权利要求5～8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭颗粒由以下步骤制备得到：
A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；
B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到活性炭颗粒；
所述活性炭原料为石油焦和/或煤渣；
所述活化剂包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；
所述活性炭原料与活化剂的质量比为1：(0.5～5)；
所述活化的温度为700～900℃；
所述活化的时间为0.5～4h；
所述粉体的含水量小于等于3％；
所述粘结剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种；
所述粉体与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)；
所述粘结剂为粘结剂溶液；
所述粘结剂溶液的质量浓度为10％～15％；
所述捏合后，得到可塑性泥料，干燥浓缩后，再进行造粒；
所述干燥浓缩后的水分含量为20％～30％。
10.权利要求1～4任意一项所述的活性炭复合材料或权利要求5～9任意一项所述的制备方法所制备的活性炭复合材料在吸附和/或光降解领域中的应用。
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