[發明專利]自然光下具有高活性的復合光催化材料及其制備

無效

• 申請號: 200710050976.X
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101199942A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 潘柯良;淡宜;朱云峰;江龍;劉舒揚;楊明嬌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J23/06;B01J21/06;B01J23/745;A61L9/22
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一.技術領域

本發明涉及一種自然光下具有高活性的復合光催化材料及其制備，屬于環保技術領域。

二.背景技術

光催化降解污染物領域所采用的光催化材料多為N型半導體材料，如氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、氧化鐵等。在大于其帶隙能的光照條件下，光催化材料能完全降解環境中的有害有機物而生成CO₂和H₂O，能夠凈化大氣環境。

但是自然光中紫外光只有6％，光催化利用太陽光的效率較低，通常都需要提供額外的紫外光照設備。許多科技工作者為了拓寬光催化的光譜范圍，更有效的利用太陽光，使之在自然光下具有較高的光催化活性，做了很多研究工作。因此，如何提高光催化材料在自然光下的光催化活性及使其產業化已成為今后研究的重點。

目前提高光催化活性的研究主要集中在金屬摻雜(馮春波，杜志平等，物理化學學報，2006，8)，復合半導體(黃麗，張昊，譚欣，化學工業與工程，2006，9)，以及聚合物摻雜(高海霞，程國峰，成榮明等，化學通報2006，8)等，以上實施方法幾乎都為溶膠—凝膠法制備，實施條件難于控制，工藝較為復雜，不利于工業化生產。

三.發明內容

本發明目的是針對目前高活性光催化材料的制備需要通過溶膠—凝膠法，實施條件難于控制，工藝較為復雜，不利于工業化生產，并且需要額外提供紫外光照設備等的不足，而采用常規乳液聚合，方法簡單，成本低廉，有利于工業化生產，并且使光催化材料能夠在自然光下獲得較高的光催化活性，從而擴大其光催化應用的使用范圍，并且更為有效地節約了能源。

本發明由以下技術措施實現，將無機物1～15份，偶聯劑0.01～1.5份，溶劑60～90份，加入帶有溫度計，攪拌器和回流冷凝管的反應釜中，升溫至50～80℃，轉速100～500rpm，攪拌0.5～5小時，出料，獲得預處理的無機物；將預處理的無機物1～15份，乳化劑0.01～3份和去離子水60～90份預混合后經超聲波分散1～6min，功率為200w～500w，迅速將混合料轉入帶有攪拌器和回流冷凝管的反應釜中，升溫至50～60℃，轉速為100～400rpm，然后加入引發劑0.01～0.1份，乙烯基單體0.5～5份混合后緩慢滴加到反應釜中，繼續升溫至60～80℃，轉速100～400rmp，反應1～5小時，降溫出料，自然沉淀一整夜，取下層沉淀反復水洗，抽濾，干燥后用溶劑反復洗滌，抽濾，60～80℃烘干，即可得到這種復合光催化材料，自然光下光催化降解甲基橙溶液實驗驗證。

無機物為氧化鈦，氧化鋅，硫化鋅和/或氧化鐵中的至少一種。

偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑，硅烷偶聯劑和/或鋁酸酯偶聯劑中的至少一種。

溶劑為乙醇，水，己醇，N，N-二甲基甲酰胺，丙酮，四氫呋喃，三氯甲烷，庚烷和/或環己烷中的至少一種。

乳化劑為十二烷基硫酸鈉，十二烷基磺酸鈉，乙二醇脂肪酸脂，辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚和/或失水山梨醇三油酸酯中的至少一種或多種。

引發劑為過硫酸鈉，過硫酸鉀和/或過硫酸銨中的至少一種。

乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯，苯乙烯，丙烯腈和/或甲基丙烯酸中的至少一種或多種。

本發明有如下優點：

1.通過乳液聚合得到了這種自然光下具有高活性的復合光催化材料，聚合物和無機物之間以化學鍵結合，可以防止光催化材料在使用過程中聚合物和無機物的分離。

2.這種自然光下具有高活性的復合光催化材料使用時不用額外添加紫外光照設備，僅在自然光下就具有很高的光催化活性，節約了能源。

3.常規乳液聚合，方法簡單，成本低廉，有利于工業化生產。

四.具體實施方式

下面通過實驗實施例對本發明進行具體描述，有必要再次指出的是本實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制。