CN1320557A - 掺杂二氧化钛 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛,其包含选自于以下组中的氧化物作为掺杂组分:氧化锌、氧化铂、氧化镁和/或氧化铝。其是如下制得的:在制备热解二氧化钛时,喷雾金属盐溶液形成气溶胶,并将其注入生产气流中。该二氧化钛可用作光催化剂或UV吸收剂。

Description

掺杂二氧化钛
本发明涉及掺杂二氧化钛、其制备方法和用途。
热解二氧化钛(可以Degussa TiO2 P25商购得到)的特征在于其在光催化领域中具有许多可能的用途。R.W Matthews,S.R.McEvoy,J.Photochem.Photobiol.A:Chem.,64(1992)231-246；R.I.Bickley等人，Journal of Solid State Chemistry,92(1991),231-190；R.Franke,C.Franke,Chemosphere,Vol.39,No.15(1999),2651-2659；H.Zen,JETI(1998),46(10),66-67。
其被用作具有高度光催化活性的参比物(V.Loddo等人，AppliedCatalysis B:Environmental 20(1999),29-45)。
本发明提供通过气溶胶掺杂的二氧化钛，其包含选自于以下组中的氧化物作为掺杂组分：氧化锌、氧化铂、氧化镁和/或氧化铝。
本发明还提供制备通过气溶胶掺杂的二氧化钛的方法，该方法的特征在于，将气溶胶送入诸如用于通过火焰水解制备热解二氧化钛的火焰中，在反应之前或期间使该气溶胶与火焰氧化反应或火焰水解的气体混合物均匀混合，气溶胶-气体混合物在火焰中进行反应，然后按照已知的方法将所得经掺杂的热解制备的氧化物从气流中分离出来，在此包含待掺杂物质组分的盐溶液或悬浮液用作气溶胶的起始物，其可以是金属盐或准金属盐或这两种盐的混合物或者不溶性金属或准金属化合物或这两种化合物的混合物的悬浮液，气溶胶是通过双组分喷嘴的雾化或者通过气溶胶发生器制备的，优选通过超声雾化来制备。
可用作待掺杂物质的是锌、镁、铝和/或贵金属如铂、钯、银、金的盐。优选使用这些盐的水溶液，该水溶液可任选进行酸化。优选用作盐的是氯化锌、六氯铂酸、氯化镁、氯化铝。
通过气溶胶来掺杂的方法基本上按照EP0850876A1中所述的来进行。
火焰水解制备热解二氧化钛的方法可参见Ullmann化学技术词典(Ulllman′s Enzyklopaedie dertechnischen Chemie，第4版，第21卷，464页)。
根据本发明通过气溶胶掺杂的二氧化钛中，掺杂物质的浓度范围是0.00001-20重量％，优选0.1-10000ppm。BET表面积为5-150m2/g，优选为35-110m2/g。
为产生高水平的光催化活性，BET表面积可为65-80m2/g。在此情况下，掺杂组分的量可为40-800ppm。
为产生低水平的光催化活性，BET表面积可为35-60m2/g。在此情况下，掺杂组分的量可大于1000ppm。
如果根据本发明通过气溶胶掺杂的二氧化钛具有高水平的光催化活性，则可用于净化废气。
它们可固定在载体上。
如果根据本发明的二氧化钛具有高水平的光催化活性，它们可用于分解废水和/或废气中的杂质。在此情况下，二氧化钛可通过悬浮在废水和/或废气中或者固定在载体上来使用。
如果根据本发明的二氧化钛具有低水平的光催化活性，它们可用作UV照射吸收剂。它们可用于玻璃涂层或者塑料中。
根据本发明的二氧化钛在具有高水平的光催化活性时，还可用于玻璃、塑料、从空气、水等中除去杂质。
根据本发明的二氧化钛具有高水平的光催化活性时，还可用于用UV照射对水进行消毒。
根据本发明通过气溶胶掺杂的二氧化钛的光催化活性是在任选地经酸化的水悬浮液中通过UV照射光催化分解氯代烃来测定的。
在该测试中，发现在任选酸化的水悬浮液中根据本发明的二氧化钛的光催化活性可通过用金属/贵金属或准金属的氧化物掺杂来增加或降低。
令人惊奇的是，即使均匀地相互混合掺杂组分和二氧化钛，也可增加在水悬浮液中分解氯代烃的光催化活性。因此，在此情况下掺杂组分不仅仅是在二氧化钛上，而且还在二氧化钛中。
更高的掺杂度有助于降低光催化活性。为确定光催化活性，在经搅拌的反应器中测试通过UV照射对氯代烃(4-氯苯酚(4-CP)和二氯乙酸(DCA))的分解。
为增加经掺杂的热解二氧化钛在任选酸化的水悬浮液中光催化分解氯代烃的速率，BET表面积优选为70-85m2/g。
为降低光催化活性，其同样是在纯的水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射分解4-氯苯酚和二氯乙酸来测试，BET表面积优选为50-60m2/g。
另外，掺杂组分的量的变化导致UV照射光催化分解氯代烃速率的变化。
实施例
测定在UV照射下在任选酸化的水悬浮液中所选择的掺杂二氧化钛催化剂对DCA(二氯乙酸)和4-CP(4-氯苯酚)的初始反应速率(第一个30分钟后)[mg TOC*1-1mm-1(TOC=总有机碳=有机键连的碳)]。
用纯二氧化钛DegussaP25作为光催化剂测量在任选酸化的水悬浮液中通过UV照射光催化分解氯代烃的速率，并将该值作为参比值(0值)。用DegussaP25进行测试的持续时间不超过360分钟。测定在任选酸化的水悬浮液中光催化分解氯代烃的初始反应速率。
同样在几个小时的时间(最多360分钟)中检测在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射光催化分解氯代烃，也就是说不添加二氧化钛。
初始反应速率的结果以及在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中光催化分解氯代烃的结果列于表3、4和5中。
在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射分解二氯乙酸和4-氯苯酚(这两种氯代烃的初始浓度度是120mg/l)，与DegussaP25相比，用氧化铝、氧化铂或氧化镁掺杂产生特别高的初始反应速率(见表5)。
如果使用氧化锌作为掺杂物质，根据BET表面积和掺杂量可得到不同的效果。
如果BET表面积为78m2/g，而氧化锌的掺杂量为430±20ppm，在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射分解二氯乙酸和4-氯苯酚的初始反应速率，与DegussaP25相比大大增加。
如果BET表面积为56m2/g，而氧化锌的掺杂量为0.13±0.02％，在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射分解二氯乙酸的初始反应速率，与DegussaP25相比仅增加29％。
在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射分解4-氯苯酚的初始反应速率，与DegussaP25相比降低31％(见表5)。
另外，还测试了表面积为82m2/g的纯二氧化钛作为光催化剂的效果，以总结出在纯水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射光催化分解二氯乙酸和4-氯苯酚的初始反应速率，与Degussa二氧化钛P25相比增加仅是基于表面积的增加。
虽然表面积的增加导致4-氯苯酚和二氯乙酸的光催化分解的增加，但该增加没有通过掺杂而产生的那么大(见表5)。制备掺杂二氧化钛
用于实施例1-6中的燃烧炉示意性地示于图1中。
根据图1，该装置的核心组件是已知类型的开口燃烧炉(1)，其通常用于制备热解氧化物。燃烧炉(1)包括内喷嘴(3)，主气流由该喷嘴流入火焰管(2)中并燃烧。内喷嘴(3)被另外一个喷嘴(4)(套管喷嘴)环绕，由该喷嘴(4)流入环形或辅助氢气以避免结块。在喷嘴出口和火焰管之间设置一个隔膜(5)，气溶胶由此送入。气溶胶气流通过该隔膜均匀地与内喷嘴和套管喷嘴的气流混合。在气溶胶发生器(6)(超声雾化器)中产生气溶胶。气溶胶的起始物是盐水溶液，其包含溶解或者分散/悬浮形式的待掺杂金属/贵金属或准金属的盐或氯酸。
由气溶胶发生器(6)产生的气溶胶借助载气流从加热区(7)中流过，在该加热区中水被蒸发，而且在气相中存在细小的盐晶。
制备氧化物的各条件列于表1中。实施例1(用氧化铝掺杂)
0.66kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.54Nm3/h的氢气和3.41Nm3/h的空气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.23Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
气溶胶通过隔膜(直径：35mm；狭缝宽度：0.4mm)提供，该隔膜在水平位置上处于燃烧炉头出口和火焰管之间。气溶胶是氯化铝盐气溶胶，其是在气溶胶发生器中以126g/h的量通过超声雾化1％的AlCl3·6H2O水溶液来制备的。铝盐气溶胶借助于0.04Nm3/h的载气由加热管中通过，在约215℃的温度下气溶胶变为气体和盐晶气溶胶。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的经氧化铝掺杂的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的经氧化铝掺杂的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。经掺杂的热解二氧化钛的BET表面积为75m2/g。进一步的分析数据列于表2中。实施例2(用氧化铂掺杂)
0.65kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.54Nm3/h的氢气和3.41Nm3/h的空气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.23Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
气溶胶通过隔膜(直径：35mm；狭缝宽度：0.4mm)提供，该隔膜在水平位置上处于燃烧炉头出口和火焰管之间。气溶胶是六氯铂酸气溶胶，其是在气溶胶发生器中以27.0g/h的量通过超声雾化0.5％的H2PtCl6水溶液来制备的。六氯铂酸气溶胶借助于0.04Nm3/h的载气由加热管中通过，在约344℃的温度下气溶胶变为气体和盐晶气溶胶。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的经氧化铂掺杂的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的经氧化铂掺杂的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。经氧化铂掺杂的热解二氧化钛的BET表面积为73m2/g。进一步的分析数据列于表2中。实施例3(用氧化镁掺杂)
0.66kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.54Nm3/h的氢气和3.41Nm3/h的空气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.23Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
气溶胶通过隔膜(直径：35mm；狭缝宽度：0.4mm)提供，该隔膜在水平位置上处于燃烧炉头出口和火焰管之间。气溶胶是氯化镁盐气溶胶，其是在气溶胶发生器中以21.4g/h的量通过超声雾化0.5％的MgCl2·6H2O水溶液来制备的。镁盐气溶胶借助于0.04 Nm3/h的载气由加热管中通过，在约331℃的温度下气溶胶变为气体和盐晶气溶胶。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的经氧化镁掺杂的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的经氧化镁掺杂的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。经氧化镁掺杂的热解二氧化钛的BET表面积为77m2/g。进一步的分析数据列于表2中。实施例4(用氧化锌掺杂)
0.65kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.54Nm3/h的氢气和3.41Nm3/h的空气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.23Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
气溶胶通过隔膜(直径：35mm；狭缝宽度：0.4mm)提供，该隔膜在水平位置上处于燃烧炉头出口和火焰管之间。气溶胶是氯化锌盐气溶胶，其是在气溶胶发生器中以31.7g/h的量通过超声雾化3％的ZnCl2水溶液来制备的。锌盐气溶胶借助于0.04Nm3/h的载气由加热管中通过，在约303℃的温度下气溶胶变为气体和盐晶气溶胶。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的经氧化锌掺杂的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的经氧化锌掺杂的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。经氧化锌掺杂的热解二氧化钛的BET表面积为78m2/g。进一步的分析数据列于表2中。实施例5(用氧化锌掺杂)
1.32kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.33Nm3/h的氢气和2.68Nm3/h的空气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.1Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
气溶胶通过隔膜(直径：35mm；狭缝宽度：0.4mm)提供，该隔膜在水平位置上处于燃烧炉头出口和火焰管之间。气溶胶是氯化锌盐气溶胶，其是在气溶胶发生器中以112.6g/h的量通过超声雾化2％的ZnCl2水溶液来制备的。铝盐气溶胶借助于0.04Nm3/h的载气由加热管中通过，在约215℃的温度下气溶胶变为气体和盐晶气溶胶。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的经氧化锌掺杂的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的经氧化锌掺杂的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。经氧化锌掺杂的热解二氧化钛的BET表面积为56m2/g。进一步的分析数据列于表2中。实施例6(制备二氧化钛)
0.42kg/h的四氯化钛在280℃下气化，并引入燃烧炉的中心管中。另外将0.21Nm3/h的氢气、3.78Nm3/h的空气和0.04Nm3/h的氮气也送入中心管中。因为是开口燃烧炉，气体混合物从燃烧炉的内喷嘴流过并进入火焰管中燃烧。将0.23Nm3/h的套管或辅助氢气送入套管喷嘴中，该喷嘴环绕中心喷嘴，以防止在喷嘴处结块。
反应气体、从开口燃烧炉中抽出的周围额外空气、以及所形成的热解二氧化钛通过低压由冷却系统中抽过，并由此冷却至100-160℃。通过过滤或旋风分离器从气流中分离固体。所得的热解二氧化钛为细的白色粉末。
在随后的步骤中，用含水蒸汽的空气处理，由此在高温下除去粘附在二氧化钛上的残留盐酸。热解制备的二氧化钛的BET表面积为82m2/g。进一步的分析数据列于表2中。测定在悬浮液中光催化分解氯代烃的速率的试验方法
测定在纯的水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中通过UV照射光催化分解氯代烃如4-氯苯酚(4-CP)和二氯乙酸(DCA)的速率的试验的总时间不超过360分钟。
在搅拌反应器中进行分解反应。另外，待研究的悬浮液从储存容器泵入搅拌反应器中，并再泵回，以确保均匀的UV照射。悬浮液的pH值为4-7，优选为5。搅拌反应器中的温度为25-40℃，优选30-35℃，具体的光催化活性或低活性二氧化钛的浓度，即、表3和4中描述的P 25或者根据实施例6的纯二氧化钛或者表3-4中描述的掺杂二氧化钛，为1g/l。连续地从储存容器泵入UV照射单元中，然后再泵回，而且用冷却水冷却UV灯系统，由此将温度恒定地保持在上述范围内。UV照射分解氯代烃的过程连续地通过分解反应来检测。
以固定的间隔测定TOC值(TOC=总有机碳=有机键连的碳)，由此可测定TOC/TOC0(TOC0=悬浮液中有机键连的碳的初始浓度)。TOC/TOC0表示在特定取样时间的百分TOC含量。
氯代烃的分解过程绘制成TOC/TOC0-时间曲线。在相同的条件下同样地测定DegussaP25的分解速率作为标准。
记录曲线的整个过程。
还进行UV照射分解4-氯苯酚和二氯乙酸的盲试，但不添加二氧化钛。
如果不使用二氧化钛，此时仍表现出的TOC/TOC0大于89％，使得实际上在此情况下没有发生分解反应。光催化分解4-氯苯酚的试验结果
实施例7(盲试)
在储存容器和搅拌反应器中仅引入在酸化的水溶液中的4-氯苯酚，然后处理。不添加二氧化钛。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仍存在89.92％的初始TOC含量。不测定初始反应速率。
实施例8(P25)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/1的二氧化钛P25，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在20.91％的初始TOC含量。该初始反应速率用作标准，并取为0。根据实施例9-14用二氧化钛得到的所有值都是基于该P25值。实施例9(用氧化铝掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/l根据实施例1的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在8.36％的4-氯苯酚初始TOC含量。与P25(实施例8)相比，初始反应速率增加51％。实施例10(用氧化铂掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/l根据实施例2的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在17.73％的4-氯苯酚初始TOC含量。与P25(实施例8)相比，初始反应速率增加26％。实施例11(用氧化镁掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/l根据实施例3的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在10.91％的4-氯苯酚初始TOC含量。与根据实施例8的P25相比，初始反应速率增加36％。实施例12(用氧化锌掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/l根据实施例4的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在9.55％的4-氯苯酚初始TOC含量。与根据实施例8的P25相比，初始反应速率增加36％。实施例13(用氧化锌掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/1根据实施例5的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在37.65％的4-氯苯酚初始TOC含量。与根据实施例8的P25相比，初始反应速率增加31％。
实施例14(二氧化钛)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的4-氯苯酚及1g/l根据实施例6的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。300分钟后，仅存在18.18％的4-氯苯酚初始TOC含量。与根据实施例8的P25相比，初始反应速率增加12％。光催化分解二氯乙酸(DCA)的试验结果
实施例15(盲试)
在储存容器和搅拌反应器中仅引入在酸化的水溶液中的二氯乙酸，然后如上所述进行处理。不添加二氧化钛。记录TOC/TOC0-时间曲线。245分钟后，仍存在95.45％的初始TOC含量。不测定初始反应速率。
实施例16(P25)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l的二氧化钛P25，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。245分钟后，存在0％的初始TOC含量。该初始反应速率用作标准，并取为0。根据实施例17-22用二氧化钛得到的所有值都是基于该P25值。实施例17(用氧化铝掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例1的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。201.89分钟后，存在0％的二氯乙酸初始TOC含量。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率增加84％。实施例18(用氧化铂掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例2的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。206.76分钟后，存在0％的二氯乙酸初始TOC含量。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率增加80％。实施例19(用氧化镁掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例3的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。200.27分钟后，存在0％的二氯乙酸初始TOC含量。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率增加73％。实施例20(用氧化锌掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例4的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。189.73分钟后，存在0％的二氯乙酸初始TOC含量。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率增加76％。实施例21(用氧化锌掺杂)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例5的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。245分钟后，仍存在14.54％的残留TOC/TOC0。245分钟后，没有观察到二氯乙酸的完全分解。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率仅增加29％。
实施例22(二氧化钛)
在储存容器和搅拌反应器中引入在酸化的水悬浮液中的二氯乙酸及1g/l根据实施例6的催化剂，然后如上所述进行处理。记录TOC/TOC0-时间曲线。206.76分钟后，存在0％的二氯乙酸初始TOC含量。与根据实施例16的P25相比，初始反应速率增加55％。
表1：制备氧化物时的实验条件
实施例 1 2 3 4 5 6
TiCl4[kg/h] 0.66 0.65 0.66 0.65 1.32 0.42
主要空气[Nm3/h] 3.41 3.41 3.41 3.41 2.68 3.78
辅助空气[Nm3/h] 0 0 0 0 0 0
H2芯[Nm3/h] 0.54 0.54 0.54 0.54 0.33 0.21
H2套管[Nm3/h] 0.23 0.23 0.23 0.23 0.10 0.23
N2芯[Nm3/h] 0 0 0 0 0 0.04
气体温度[℃] 235 240 240 235 247 230
盐溶液 1％AlCl2·6H2cO 0.5％H2PtCl6 0.5％MgCl2·6H2O 3％ZnCl2 2％ZnCl2 不掺杂
气溶胶量[g/h] 126.0 27.0 21.4 31.7 112.6
N2气溶胶[Nm3/h] 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0
BET表面积[m2/g] 75 73 77 78 56 82
主要空气=在中心管中的空气；H2芯=在中心管中的氢气；H2套管=套管中的氢气；N2芯=在中心管中的氮气；气体温度=中心管的喷嘴中的气体温度；气溶胶量=盐溶液转化为气溶胶形式的物流流率；N2气溶胶=气溶胶中载气(氮气)的量
表2：根据实施例1-6得到的氧化物的分析数据
实施例     1     2     3     4     5     6
BET表面积[m2/g]     75     73     77     78     56     82
掺杂组分含量[ppm]     606     93     48     415     1270     /
Cl含量[ppm]     130     53     57     44     1320
LD[wt％]     0.55     0.63     1.3     0.77     1.01     0.84
LI[wt％]     1.26     1.75     0.85     1.26     1.23     1.79
pH[4％悬浮液]     5.09     4.96     5.79     6.05     4.93     5.01
堆积密度[g/l]     209     241     220     219     315     152
LD=干燥损失(105℃下2小时)，根据DIN/ISO 787/Ⅱ,ASTM D280,JISK5101/21；LI=点火损失(1000℃下2小时)，根据DIN55921,ASTM D1208,JIS K5101/23，基于105℃下干燥的物质；堆积密度根据DIN/ISO787/Ⅸ,JISK5101/18(未过筛)
表3：300分钟后用二氧化钛和掺杂二氧化钛
光催化分解4-CP(4-氯苯酚)的测试结果
实施例     催化剂 300分钟时残留的TOC/TOC0(％)
    7 照射盲试(没有二氧化钛)     89.82
    8 P25     20.91
    9 1、TiO2/Al2O3     8.36
    10 2、TiO2/PtO2     17.73
    11 3、TiO2/MgO     10.91
    12 4、TiO2/ZnO     9.55
    13 5、TiO2/ZnO     37.65
    14 6、TiO2     18.18
表4：300分钟后用二氧化钛和掺杂二氧化钛
光催化分解DCA(二氯乙酸)的测试结果
 实施例     催化剂 残留TOC/TOC0(％)     时间(分钟)
    15 照射盲试(没有二氧化钛)     95.45     245
    16 P25     0     245
    17 1、TiO2/Al2O3     0     201.89
    18 2、TiO2/PtO2     0     206.76
    19 3、TiO2/MgO     0     200.27
    20 4、TiO2/ZnO     0     189.73
    21 5、TiO2/ZnO     14.54     245
    22 6、TiO2     0     206.76
表5：二氧化钛的初始反应速率
催化剂 掺杂组分/量 BET表面积[m2/g] DCA增加％(与P25相比) 4-CP增加％(与P25相比)
P25 /     50     0     0
实施例1的TiO2/Al2O3 Al2O3/606ppm     75     84     51
实施例2的TiO2/PtO2 PtO2/93ppm     73     80     26
实施例3的TiO2/MgO MgO/48ppm     77     73     36
实施例4的TiO2/ZnO ZnO/415ppm     78     76     36
实施例5的TiO2/ZnO ZnO/0.127％     56     29    -31(降低)
实施例6的TiO2 /     82     55     12
反应器体积：1.7L照射源：UVH1022Z4铁掺杂高压汞灯切断功率(exclusion power)500W(Heraeus)催化剂浓度：1g/l氯代烃的初始浓度：120mg/l
在纯的水悬浮液或者经酸化的水悬浮液中使用二氧化钛以及经火焰水解制备的掺杂二氧化钛测定通过UV照射光催化分解氯代烃的初始反应速率。悬浮液恒定地搅拌，并连续地用铁掺杂的高压汞灯UVH1022Z4照射。对灯进行冷却，以确保恒定的条件。同样，连续地从储存容器泵入反应器中，并泵回，而且同时冷却，由此使悬浮液也保持在恒定的温度下。

Claims (6)

1、通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛，其包含选自于以下组中的氧化物作为掺杂组分：氧化锌、氧化铂、氧化镁和/或氧化铝。
2、制备如权利要求1所述的通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛的方法，该方法的特征在于，将气溶胶送入诸如用于通过火焰水解制备热解二氧化钛的火焰中，在反应之前或期间使该气溶胶与火焰氧化反应或火焰水解的气体混合物均匀混合，气溶胶-气体混合物在火焰中进行反应，然后按照已知的方法将所得经掺杂的热解制备的氧化物从气流中分离出来，在此包含待掺杂物质组分的盐溶液或悬浮液用作气溶胶的起始物，其可以是金属盐或准金属盐或这两种盐的混合物或者不溶性金属或准金属化合物或这两种化合物的混合物的悬浮液，气溶胶是通过双组分喷嘴的雾化或者通过气溶胶发生器制备的，优选通过超声雾化来制备。
3、如权利要求1所述的通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛作为光催化剂的用途。
4、如权利要求1所述的通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛作为UV照射吸收剂的用途。
5、如权利要求1所述的通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛在净化废水中的用途。
6、如权利要求1所述的通过气溶胶掺杂的热解二氧化钛在净化废空气和废气中的用途。
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