[發明專利]一種激光改性二氧化鈦光催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 200810201419.8
• 申請日: 2008-10-21
• 公開（公告）號: CN101391210A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 何瑾馨;劉保江;程緒邦;劉路;高品;田佳;趙強強;郝紹芳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/02;B01J31/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種激光改性二氧化鈦光催化劑的制備方法，屬于環境污染治理和新能源研究技術領域。

背景技術

納米二氧化鈦光催化技術是近幾十年發展起來的一項污染防治新技術，具有高效節能、清潔無毒、無二次污染和工藝簡化等優點，有望成為21世紀環境污染控制與治理的理想技術。二氧化鈦唯一的弱點是不能用于可見光，光催化量子效率低，制約了二氧化鈦光催化的實際應用。以二氧化鈦為代表的光催化材料及其修飾和改性成為近年來研究的熱點，二氧化鈦光催化劑的修飾和改性為進一步提高光催化的效率提供了新的途徑，目前主要有以下幾種方法：

(1)貴金屬沉積：半導體表面與貴金屬接觸時，光生電子從費米能級較高的n-半導體轉移到費米能級較低的貴金屬，直至它們的費米能級相同，這個過程形成的肖特基勢壘成為捕獲光生電子的有效陷阱，從而抑制了電子與空穴的復合；

(2)過渡金屬摻雜：過渡金屬的離子是電子的有效接受體，它的摻雜可在半導體表面引入缺陷位置，捕獲導帶中的電子，減少二氧化鈦表面光生電子和空穴的復合幾率；

(3)復合半導體：此方法可看作一種顆粒對另一種顆粒的修飾，兩種半導體之間的能級差能使光生電子和空穴形成有效的分離。包括簡單的組合、摻雜、多層結構和異相組合等；

(4)離子摻雜：利用物理或化學方法，將離子引入到TiO₂晶格結構內部，從而在晶格中引入新電荷、形成缺陷或改變晶格類型，影響光生電子和空穴的運動狀況、調整其分布狀態或者改變TiO₂的能帶結構，最終導致TiO₂光催化活性發生變化。

(5)光敏化：通過添加適當光活性敏化劑，使其以物理或化學狀態吸附于TiO₂表面。這些物質在可見光下具有較大的激發因子，在可見光照射下，吸附態光活性分子吸收光子被激發，產生自由電子，然后激發態光活性分子將電子注入到TiO₂導帶上，擴大了TiO₂激發波長的范圍，提高了長波輻射光子利用率，是提高TiO₂光量子效率的主要途徑之一。

(6)表面鰲合及衍生作用：表面衍生作用及金屬氧化物在TiO₂表面的鰲合可進一步改善界面傳遞效果，進而影響TiO₂光催化活性。

(7)表面還原處理：還原性氣體對TiO₂進行熱處理可在其表面產生更多Ti³⁺，在TiO₂表面形成合適的鈦羥基和Ti³⁺的比例結構，促進電子和空穴的有效分離和界面電荷轉移，從而提高光催化活性。

(8)超強酸化：通過對TiO₂超強酸化，使催化劑結構明顯改善，有效地抑制了晶相轉變，使得具有光催化活性的TiO₂晶粒粒度變小，比表面積增大，表面氧缺陷位增加。表面缺陷為增加則導致催化劑對O₂的吸附能力增強，有效地降低了光致電子和空穴的復合率，達到提高光催化效率的目的。

這些方法都是在二氧化鈦光催化劑的制備或使用的過程中加入一定量的金屬、半導體材料或氧化劑，提高了二氧化鈦光催化劑制備和使用的成本，而且工藝更加煩瑣復雜，加重環境污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光改性二氧化鈦光催化劑的制備方法，該方法工藝簡單，易于操作，既可在實驗室操作，也可用于工業規模生產。制得的二氧化鈦光催化劑薄膜透光性好，光催化效率高。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種激光改性多孔二氧化鈦光催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：用含有0.3-0.5g/l醋酸、0.05-0.15g/l平平加、0.2-0.4g/l吐溫20、0.3-0.5g/l凈洗劑的溶液在60-70℃下處理多孔滌綸纖維網表面20-40min，加0.4-0.6g/L小蘇打中和，水洗，將6-10g/l滌綸纖維保護劑溶液涂在多孔滌綸纖維網上，涂布厚度為0.05mm-0.1mm，在60～90℃下烘干10-20分鐘，自然冷卻，其中，滌綸纖維保護劑溶液的溶劑為質量比為10：1-5：1的乙醇和水；