[發明專利]一種負載型二氧化鈦光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200810012689.4
• 申請日: 2008-08-02
• 公開（公告）號: CN101637719A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 楊衛亞;沈智奇;凌鳳香;張喜文;王麗華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J21/06;C02F1/30
• 代理公司: 撫順宏達專利代理有限責任公司
• 代理人: 李 微

技術領域

本發明涉及一種負載型二氧化鈦(TiO₂)光催化劑的制備方法，具體的說， 涉及一種以有序大孔炭為載體的TiO₂光催化劑及其制備方法，屬于無機材料制 備領域。

背景技術

隨著工業生產的迅速發展，大量的廢物不斷地排入自然界，使人類的生存 環境日益惡化，其中水環境污染問題尤為嚴重。廢水中含有大量的、難以生物 降解的有機污染物，如酚類，多氯聯苯和多環芳烴等，它們的生物毒性較大， 嚴重地威脅著人類的健康和生命。所以，消除水中的有機污染物，改善環境狀 況，是人類當前面臨的亟待解決的重大課題。

光催化降解有機污染物是目前被廣泛研究的、環境友好的污水凈化技術， 它具有反應條件溫和、不產生二次污染等特點，特別適用于石油、化工、造紙、 染料等行業排放污水中的低濃度難降解有機污染物的處理，此項技術在歐美等 發達國家已有工業化應用的報道，在中國亦有多個機構正在進行研究開發。目 前大量使用的光催化劑為銳鈦相TiO₂，而光催化降解污染物時通常采用懸浮反 應體系。但是，用作光催化劑的TiO₂通常為超細粒子形態，粒徑約在20nm-50nm 之間，這就造成了TiO₂粒子在反應體系中呈穩定的乳狀分散形態，使得TiO₂的 分離、回收困難，不利于其重復利用。

為解決這一問題，將TiO₂粒子固載到多孔載體上是一種必要的措施。中國 專利CN1803291A及CN1702202A公開了了以活性炭纖維為載體擔載TiO₂的制 備方法。然而，已有的研究資料表明，活性炭纖維孔結構以微孔為主，其平均 孔徑＜2nm，并且具有相當比例的超微孔。這種以微孔為主的孔結構，對于污水 中有機大分子的傳質具有一定的限制作用，從而影響光催化反應效率的提高。

三維有序大孔材料(Three-dimensionally?Ordered?Macroporous，3DOM)具 有孔徑較大(＞50nm)、孔徑均一、孔排列有序等結構特點，是近年來興起的材 料研究熱點。目前，在催化領域，利用3DOM材料的大孔優勢來減少大分子在 催化劑體系中的傳質阻力是一個值得關注的研究思路。中國專利CN1504258A 以3DOM?TiO₂為載體擔載雜多酸制備了大孔雜多酸/TiO₂復合光催化劑，用于降 解水中有機污染物。但是，大孔無機氧化物一般具有較低的比表面積(一般 ＜100m²/g)，并且雜多酸的比表面積通常＜10m²/g，兩者復合后，比表面積不能得 到有效提高，而具有較低比表面積的光催化劑不利于污水中低濃度有機分子的 富集，從而影響光催化劑處理效率的提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種以有序大孔炭為載體的負載型TiO₂光 催化劑，該催化劑具有較大的傳質通道、較高的比表面積，容易進行分離、回 收，并且具有較高的光催化效率等特點。

本發明要解決的另一個技術問題是提供一種以有序大孔炭為載體的負載型 TiO₂光催化劑的制備方法。

本發明提供的負載型TiO₂光催化劑，以有序大孔炭為載體，以TiO₂為活性 組分。以催化劑的重量為基準，有序大孔炭含量為30w％-95w％，TiO₂含量為 5w％-70w％；該催化劑的平均孔徑(以掃描電鏡法測量)為30nm-900nm，比表 面積為400m²/g-2000m²/g。

本發明的負載型TiO₂光催化劑的制備方法包括以下步驟：

1)二氧化硅模板的組裝。首先合成二氧化硅膠體微球，并將合成的二氧化 硅膠體微球組裝為有序的密堆體，構成膠體晶體，將此膠體晶體經干燥和燒結 處理后得到二氧化硅模板。