[發明專利]負載型納米二氧化鈦催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 200910153373.1
• 申請日: 2009-10-19
• 公開（公告）號: CN101670282A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 陳杭飛
• 申請（專利權）人: 浙江博華環境技術工程有限公司
• 主分類號: B01J21/18
• 分類號: B01J21/18;B01J21/06;B01J37/08
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所
• 代理人: 王桂名;余華康

(一)技術領域

本發明涉及一種負載型納米二氧化鈦催化劑的制備方法。

(二)背景技術

TiO₂光催化劑在水的純化、空氣凈化、消毒抗菌以及污水處理等領域中有著廣泛的研究和應用。TiO₂是一種N型半導體型材料，其化學性質穩定，耐光腐蝕，具有較大的禁帶寬度、氧化還原電位高、光催化反應驅動力大、光催化活性高等優點，可使一些吸熱的化學反應在被光輻射的TiO₂表面得到實現和加速，加之TiO₂價廉、易得、無毒無害、成本低，故TiO₂的光催化研究十分活躍。納米TiO₂是目前研究和應用最廣泛的光催化劑。然而，納米TiO₂光催化劑存在著易凝聚、難以回收、活性成分損失大等缺點，不利于催化劑的回收和再利用。另外，由于水中待處理的污染物濃度非常小，一般都為mg/L或更低，光催化降解時污染物與TiO₂的接觸頻率低，致使反應速率較慢。活性炭負載型納米TiO2光催化劑則可以在一定程度上解決以上問題。

活性炭載體具有較強的吸附性，能將有機物富集在催化劑表面，可為TiO₂提供高濃度的有機物環境而加快污染物光催化降解速率。同時，通過擴散作用，被吸附的有機物向TiO₂表面遷移，TiO₂降解活性炭表面的有機物又使載體實現了原位再生，這種協同相互作用進一步提高TiO₂的光催化活性。

目前，制備負載型納米TiO₂光催化劑的技術非常多，主要有粉體燒結法、溶膠一凝膠法、離子交換法、偶聯法、水解沉淀法、化學氣相沉積法等。

如中國發明專利CN1695797公開了一種活性炭負載二氧化鈦光催化劑的制備方法，該方法采用的是金屬有機化學氣相沉積法，包括：將活性炭載體進行硝酸處理，通過惰性氣體將加熱的鈦前驅物載到盛有活性炭的石英反應器中，將TiO₂沉積到活性炭表面，再在惰性氣體保護下煅燒。本發明省略了傳統的TiO₂催化劑制備方法中飽和、干燥、老化、還原等步驟，制備工藝簡單，成本低、易于工業化。所制備的催化劑粒徑小，而且TiO₂主要沉積在活性炭的外表面，催化活性高，可重復使用，特別適合于有機污染物的光催化降解。

中國發明專利CN101244383公開了一種用于制備活性炭負載二氧化鈦光催化劑的方法。具體步驟為：對活性炭進行預處理，洗滌，烘干；在冰水浴條件下，將偏鈦酸與氨水按1∶2的摩爾比加入到30％的20-40ml雙氧水中，攪拌50-70分鐘，得到黃綠色溶膠；將處理后的活性炭加入到黃綠色溶膠中，攪拌3-5小時后，靜置12-24小時后將活性炭濾出，在惰性氣體保護下煅燒，即得到所需產品；處理后的活性炭與偏鈦酸的質量比為1∶1-3∶1。本發明工藝簡單，原料廉價，制備條件溫和，操作簡便，得到負載型光催化劑為顆粒狀，降解有機污染物效果好，易于分離、再生和延長使用壽命。本發明不使用有機溶劑，在制備過程中不產生對環境有污染的副產物，即整個生產過程幾乎無污染，符合可持續發展的要求，是一種環保型綜合工藝。

中國發明專利CN1702202公開了一種含納米二氧化鈦微粒的活性炭纖維及其制備方法和用途。該活性炭纖維是由活性炭纖維材料負載上納米二氧化鈦微粒而成，其中納米二氧化鈦微粒占總質量的5～25％。本發明采用溶膠-凝膠法，先將TiO₂的前驅體有機鈦化合物經水解生成TiO₂溶膠，并沉積于活性炭纖維上，溶膠經干燥成為凝膠，再經熱處理轉化為納米TiO₂微粒復合在活性炭纖維的表面，制得含納米二氧化鈦微粒的活性炭纖維。它既保持了活性炭纖維的多孔性，又增強了二氧化鈦微粒光催化活性，可用于低濃度揮發性有機污染物的去除，尤其適用于小空間中揮發性有機污染物的吸附和分解。其對揮發性有機污染物的吸附容量可達500mg/g，對低濃度揮發性有機污染物的光催化分解率可達到36％。

(三)發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、成本低、催化效果好、催化效果穩定的負載型納米二氧化鈦催化劑的制備方法。

一種負載型納米二氧化鈦催化劑的制備方法，包括下述順序步驟：

(1)配制顆粒活性炭在水中的分散溶液，活性炭與水的重量比為1∶1～3；