[發明專利]用于制備寬譜光催化材料的二氧化鈦溶膠及其制備方法

無效

• 申請號: 200610161648.2
• 申請日: 2006-12-29
• 公開（公告）號: CN101209412A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 晏乃強;王長勇;金曉月;田鴻彬
• 申請（專利權）人: 田鴻彬
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;A61L9/22;A61L101/02
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 李海燕

技術領域

本發明屬于抗菌及光催化材料及其制備方法，特別涉及一種可用于制備寬譜光催化材料的二氧化鈦溶膠及其制備方法。

背景技術

隨著工、農業的發展和城市人口的膨脹，惡臭氣體的污染問題日趨突出，給人們的生活質量造成了嚴重影響，并且可以直接危害人體的健康。在城市臭氣來源方面，市政污水的收集與處理過程是造成臭氣排放的主要原因，其中污水泵站及污水處理廠的臭氣排放情況最為嚴重。另外，在城市生活垃圾、糞便的收集、轉運等場所也會釋放大量的惡臭氣體，對周圍的環境質量造成嚴重破壞，同時也影響著現代都市的形象。隨著公眾對生活環境質量意識的提高，針對惡臭的污染問題的投訴和抱怨的事件在急劇增加，已成為及待解決的環保問題之一。

常規的惡臭氣體治理技術主要有吸附法、吸收法和生物分解法等。但是，由于市政污水系統所釋放臭氣的特殊性，上述方法難以對其進行經濟、有效的處理，急需開發經濟有效的治理新技術。

近年來，以半導體金屬氧化物為催化劑的光催化氧化技術在廢氣凈化領域中的應用受到關注。該技術直接利用紫外光在常溫下來激活催化劑，使其表面生成自由電子(e)和空穴(H⁺)對，將吸收的光能轉化成化學能，即具有光催化作用。在有空氣和水蒸汽存在時，催化劑表面上的自由電子或空穴分解可以與所吸附的水或水蒸氣作用產生強氧化性的羥基自由基(OH·)、原子態的氧(O·)、臭氧(O3)及過氧化氫(H₂O₂)等，這些物質具有很強的氧化作用，從而將廢氣中的異味物質(如硫化氫、氨氣等)氧化分解，達到除臭效果。

目前二氧化鈦(TiO2)是最有應用價值的光催化劑，且在廢氣凈化領域中已有應用。然而，單純以二氧化鈦作為光催化劑時只能利用波長小于387.5nm的紫外光，而對于波長較大的光則無法利用。由于自然光中波長小于387.5nm的光所占比例很小(＜4％)，因此一般的光催化劑無法有效利用自然光。而且，由于大部分的紫外光源所產生光的波長也是在一定范圍分布的，其中波長大于387.5nm的光也無法得到有效利用，很大程度上造成能量浪費。在上述情況下，若能采用適當的處理方法，使光催化劑能夠利用波長較寬的光源，則可使所有光能的利用效率增加，甚至可以直接利用自然光。

國家知識產權局公開的申請號為200410029904.3，名稱為“一種納米二氧化鈦溶膠及其制備方法”的專利技術，它提供了一種具有光催化功能的納米二氧化鈦溶膠及其制備方法。但其只能在紫外光下實現光催化作用。

發明內容

本發明針對以上問題提供一種以半導體金屬氧化物為催化劑，使二氧化鈦能在較寬光譜下實現光催化作用的用于制備寬譜光催化材料的二氧化鈦溶膠及其制備方法。

本發明的技術方案是：它含有鈦的有機化合物或無機化合物及溶劑，它還含有改性摻雜用金屬離子的可溶性硝酸鹽或有機鹽，所述的改性摻雜用金屬離子為鈀、鐵、鎢、銀、釩、鐵、鎘或鋯；其中鈦的有機化合物或無機化合物折算為二氧化鈦的重量占總量的1～30％；改性摻雜用金屬離子的可溶性硝酸鹽或有機鹽折算為金屬氧化物后，與二氧化鈦的重量比為0.01～0.2∶1。

所述的溶劑為醇類溶劑或水溶劑。

所述的鈦的有機化合物為：四異丙醇鈦酸酯、鈦酸丁酯，無機化合物為：硫酸鈦、四氯化鈦；其中的一種或一種以上。

所述的改性金屬化合物為氯化鈀或鐵、鎢、釩、鐵、鎘、鋯的可溶性硝酸鹽或有機鹽中的一種或一種以上。

本發明的制備方法，它包括如下步驟：

1)將鈦的有機化合物或無機化合物加入溶劑中攪拌，其中鈦的有機化合物或無機化合物折算為二氧化鈦的重量占目標溶液總量的2～30％；再把濃度為1～10％的鹽酸按1∶0.5～2的體積比加入上述溶液，攪拌；之后調整混合液的pH值至6～7，攪拌3～7分鐘，制得A溶液；

2)選取改性摻雜用金屬離子的可溶性硝酸鹽或有機鹽，將其折算為高價態金屬氧化物計量，使用去離子水將其配制為濃度1～5％的溶液，制得B溶液；

3)將A、B混合，使溶液中摻雜金屬氧化物與二氧化鈦重量之比為0.01～0.2∶1；之后調整混合液pH值調到6.5～7.5，并攪拌，制得。

本發明基于光催化技術原理及吸附-反應動力學理論，采用了適當的化學物質及處理方法對二氧化鈦催化劑進行改性，使處理后的催化劑具有更高的光催化反應活性，并且能夠利用波長較大的紫外光，甚至是在自然光下實現光催化反應。用于改性的物質有鈀、鎢、釩、鐵、鎘、鋯等半導體金屬氧化物以及銨鹽等。

具體實施方式

實施例1