[發(fā)明專利]一種Ti/13X/MCM－41復合材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710045491.1
• 申請日: 2007-08-31
• 公開（公告）號: CN101125299A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設計）人: 陶紅;郝思秋;周仕林;王璐;劉靜
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;B01J21/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發(fā)明涉及一種以微/介孔復合分子篩為載體并負載半導體元素的新型光催化劑、其制備方法及其作為催化劑的應用。

背景技術

憑借納米材料技術發(fā)展起來的光催化技術，為難降解有機污染物的徹底凈化提供了新的機會。其中TiO₂以其活性高、熱穩(wěn)定性好、持續(xù)性長、價格便宜、對人體無害等特征倍受人們青睞，成為最受重視的一種光催化劑。但納米TiO₂顆粒細小，在廢水處理過程中，易造成隨水流失浪費，回收困難。因此，以分子篩為載體并負載TiO₂的催化劑逐漸取代其地位。

在半導體-分子篩光催化劑中，作為載體的分子篩一般分為微孔分子篩和介孔分子篩兩類。微孔分子篩具有均勻發(fā)達的微孔結構和強酸性，是現(xiàn)代石油工業(yè)中重要的擇形催化劑，如13X沸石系，因具有獨特、規(guī)整的晶體結構和孔結構，能通過吸附作用和離子交換作用去除有機污染物。將納米材料TiO₂引入到分子篩的結構中，制成Ti/13X分子篩復合材料，則具有較好的光催化活性和吸附性，能有效去除有機污染物，而且解決了吸附飽和后分子篩的再生作用，且以廉價的天然堿性巖為原料，經過較簡單的工藝過程合成，生產成本大大降低，然而由于孔徑較小，大直徑分子進入孔道困難，而在孔道內形成的大分子也不能快速逸出，導致副反應發(fā)生，因而使其應用范圍受到限制。以MCM-41為代表的介孔材料的出現(xiàn)，引起了工業(yè)界和科學界的轟動，人們似乎看到了解決上述問題的新的曙光。然而，這類材料在提供人們期望的大孔徑的同時，也暴露出了孔壁呈無定形的特征以及與其伴生的大量表面硅羥基存在的先天弊病，結果導致其水熱穩(wěn)定性差和酸性低。

Kloetstra等通過附晶生長法合成出了MCM-41納米薄層附晶生長在Y沸石表面的微孔-介孔復合分子篩；Karlsson和Landry等分別用雙模板劑在合適的溫度和溶液濃度下采用不同的合成路線制備出了ZSM-5/MCM-41復合分子篩；Guo等用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和四乙基氫氧化銨為模板劑，通過低結晶度的沸石和CTAB混合，兩步合成出了具有MCM-41六方介孔和Beta沸石微孔的復合分子篩；特別是肖豐收和Pinnavaia兩個研究組分別以Y，Beta和ZSM-5沸石硅鋁納米簇與表面活性劑自組裝形成了孔壁含有沸石初級和次級結構單元的水熱穩(wěn)定的介孔材料。這類材料一般具有雙重孔結構和雙重酸性，從而具有很高的催化反應活性。

為了克服微孔分子篩和介孔分子篩的局限性，使二者優(yōu)勢互補，開發(fā)了一種具有雙重孔結構和雙重酸性的復合分子篩，在形成過程中，復合分子篩的介孔壁可能發(fā)生再結晶，變得較厚，相應熱穩(wěn)定性得到提高，而使其適用性更強。同時，以該種復合分子篩為載體，并負載TiO₂制備出的新型光催化劑，有望在石油煉制、吸附分離、大分子擇形催化反應體系(尤其是反應物與產物分子大小分布寬的反應體系)等方面得到廣泛的應用。然而，至今國內外尚未見用微孔/介孔復合分子篩負載半導體的這類光催化劑的研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于為了克服微孔分子篩和介孔分子篩各自的局限性，同時籍分子篩的吸附作用與半導體的光催化作用于一體，創(chuàng)造一種由微孔-介孔復合分子篩為載體并負載TiO₂的可用于光催化劑的Ti/13X/MCM-41復合材料，從而使分子篩載體的介孔壁變厚，介孔相的水熱穩(wěn)定性和酸性均有所提高，并進一步提高了Ti/13X/MCM-41復合材料作為光催化劑的催化性和實用性。

本發(fā)明的目的之二是提供一種本發(fā)明的Ti/13X/MCM-41復合材料的制備方法。

本發(fā)明的目的之三是將本發(fā)明的Ti/13X/MCM-41復合材料作為污水凈化的光催化劑。