[發明專利]具有光熱協同作用的半導體氧化物催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 200910272895.3
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN101722057A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 李遠志;彭濤;周曦;孫謙;趙修建
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01J37/34
• 分類號: B01J37/34;B01J21/06;B01J23/10;B01J23/06;B01J23/72;B01J23/18;B01J23/745;B01J23/22;A62D3/38;A62D101/20;A62D101/28
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種能降解氣相揮發性有機污染物的半導體氧化物催化劑的制備方法。

背景技術

目前，揮發性有機物氣體的治理已經成為環保領域研究的熱點，它們不僅對人體健康有極大的危害，而且會造成嚴重的環境污染問題。在各類揮發性有機污染物中，苯由于其致癌性與難降解的特性成為人們研究的重點，同時苯也是大氣污染中存在最多的有機污染物之一。因此，開發一種高效而穩定的降解氣相揮發性有機物(如苯)的催化劑，一直是環境治理中的難點。

在過去的幾十年中，人們研究了大量的治理方案，從過去的吸附法，生物法一直發展到最近的光催化技術。研究證明，以半導體氧化物為催化劑，利用光催化氧化降解處理空氣中的苯是一個很有效的方法。其中TiO₂催化劑由于其高活性，穩定性，價廉和無毒等特性成為處理各種揮發性有機物的一項重要技術。近年來，各界學者都致力于改進創新光催化技術去降解氣相揮發性有機污染物。中國專利CN02112266.0中采用漿料浸漬、凝膠-溶膠工藝將TiO₂納米粒子或薄膜負載于載體表面和空隙中，形成復合型納米光催化劑，實現了納米粒子和薄膜的固定化和高比表面積化，通過將催化劑用金屬絲網固定與紫外燈組成催化反應器，可將封閉室內的甲醛、苯系列等有害氣體消除，其去除率大于80％。中國專利CN01134335.4利用磁控濺射在玻璃、金屬、陶瓷等載體上形成二氧化鈦光催化空氣凈化薄膜，這種薄膜可以有效的對有害氣體如甲醛、苯酚等產生降解作用。Zhang等(Qiancheng?Zhang，FengbaoZhang?et?al.China?Environmental?Science?2003，23(6)：661～664.)在一個循環式光反應系統中進行了苯的氣相光催化實驗。考察了催化劑與反應物的接觸面積，催化劑用量和苯的初始濃度對苯光催化氧化反應的影響，發現通過這種循環光催化能有效的降解苯。盡管光催化技術在降解苯的應用中取得了一定的成效，但是在光催化中二氧化鈦的失活卻是一個相當嚴峻的問題，主要由于在反應過程中產生的中間產物沉積在催化劑表面會降低其活性，使得催化劑快速失活無法循環使用。如何延長催化劑的壽命同時提高其活性成為亟待解決的問題。

為了解決催化劑失活問題并進一步提高苯的光催化氧化活性，人們進行了大量的實驗研究。在對TiO₂改性過程中發現，通過貴金屬作為助催化劑有利于提高苯的催化活性，而且能延長催化劑的壽命(Y.L.Chen，D.Z.Li，X.C.Wang，X.X.Wang，X.Z.Fu，Chem.Commun.2004，2304.)，但是貴金屬來源較少而且價格昂貴，同時貴金屬在反應過程中的氧化也使得其逐漸失去了助催化劑的功能。因此這種方法很難實現大規模的應用。最近也有研究表明光催化氧化中加入臭氧后能大大提高苯和甲苯的催化活性(J.Jeong，K.Sekiguchi，W.Lee，K.Sakamoto，J.Photochem.Photobio.A?2005，169，279.)。Yu等(Yu?K?P，Grace?W?M.Appl.Catal.B，2007，75(1-2)，29-38.)將臭氧引入光催化氧化的過程，通過對甲苯的催化實驗檢測了引入臭氧后對光催化活性的影響，進一步研究了臭氧在催化過程中所起的作用。但是臭氧同樣也是一種污染物，必須有后處理設備除去多余的臭氧，才能達到有效的污染治理。還有研究發明了以等離子體作為光源替代傳統的紫外光源而設計出的等離子驅動光催化系統(B.Y.Lee，S.H.Park，S.C.Lee，M.Kang，S.J.Choung，Catal.Today，2004，93-95，769.)，這種方法能有效的提高苯的降解活性，同時還能抑制TiO₂表面中間產物的形成。但是這種裝置設備比較貴，無法實現大規模的產業化。因此，開發一種有效且價廉的苯等揮發性有機污染物降解處理方案已經成為環境凈化領域的一大難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有光熱協同作用的半導體氧化物催化劑的制備方法，該制備方法原料易得、工藝簡單、易于工業化，該方法制備的半導體氧化物催化劑能降解氣相揮發性有機污染物，性能穩定。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：具有光熱協同作用的半導體氧化物催化劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

1)按半導體氧化物與溶劑的配比為(0.1～1)g∶(10～40)mL，選取半導體氧化物和溶劑，將半導體氧化物加入到溶劑中，混合均勻，得到半導體氧化物的懸濁液；