[發明專利]一種用于水處理的光催化劑

無效

• 申請號: 201010105247.1
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101773841A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 董延茂;鮑治宇;趙丹;楊敏
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J23/72;B01J21/06;B01J37/08;C02F1/32
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種用于水處理的光催化劑，具體涉及一種復合型TiO₂光催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來，TiO₂以其高活性、廉價、安全、無污染等優點而被用于光催化氧化處理有機污染物。

TiO₂的禁帶寬度(Eg)為3.2eV，對波長小于387.5nm的紫外光就有較強的吸收，即只能吸收太陽光譜中的紫外光部分，而紫外光只占太陽光總能量的5％左右。此外，TiO₂的載流子復合率較高，量子效率較低，所以如何提高TiO₂對紫外光(可見光)的光響應，提高TiO₂的光催化效率是目前該領域的研究熱點。

主要集中在對TiO₂進行金屬離子摻雜、非金屬元素摻雜、表面貴金屬沉積、半導體復合、染料光敏化等改性方面，以調整其帶隙滿足大約在1.9～3.1eV(電子伏特)范圍內。研究表明，攙雜比氧電負性小的非金屬元素如N，S等可提高價帶電位，縮小禁帶寬度；攙雜金屬可降低導帶電位；TiO₂與帶隙小的半導體復合形成固溶體可縮小禁帶寬度。在半導體材料中硒的禁帶寬度為1.79eV，Cu₂Se的禁帶寬度為1.1～1.4eV。硒及硒化物的禁帶寬度較小，光電轉換效率高，因而被廣泛地應用于太陽能電池、玻璃材料、光學濾波器、超離子導體、熱電轉換器等領域。將TiO₂與硒化物復合是提高TiO₂的光催化效率的有效途徑。

例如，專利號為200610098289.0的中國發明公開了一種含硒的介孔氧化鈦材料及其制備方法，該方法是以亞硒酸鈉為硒的前驅體，鈦酸丁酯為鈦的前驅體，非離子表面活性劑高分子嵌段聚合物P123為模板劑，在溶膠-凝膠體系中一步法低溫下原位硒植入介孔氧化鈦的體相，然后將產物陳化，干燥，得到含硒介孔氧化鈦新型光催化材料，它包括有無機氧化物骨架Ti-O-Ti和Ti-O-Se，其中0＜Se/Ti摩爾比＜0.1，分子式為(TiO₂)_1-x(SeO₂)_x，式中，0＜X＜0.1。合成的介孔氧化鈦硒量可控，比表面積大，具有規整的一維孔道結構。

發明內容

本發明目的是提供一種用于水處理的光催化劑。

為達到上述目的，本發明具體技術方案是，一種用于水處理的光催化劑，所述光催化劑包括質量百分數為20％～60％的二氧化鈦，還包括質量百分數為40～80％的亞硒酸銅Cu₂O(SeO₃)或氧化銅CuO；其中二氧化鈦選自：銳鈦礦相二氧化鈦或金紅石相二氧化鈦中的一種或兩種。

優選的技術方案中，所述光催化劑包括質量百分數為20％～30％的二氧化鈦，還包括質量百分數為60％～70％的亞硒酸銅Cu₂O(SeO₃)和氧化銅CuO；其中二氧化鈦為銳鈦礦相二氧化鈦。

一種用于水處理的光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)整個制備過程中，以體積為計量基準，以鈦酸四丁酯的體積為1份；在10～30℃下，將1份鈦酸四丁酯緩慢滴加入2～4份無水乙醇中溶解，再加入0.05～0.15份冰醋酸，攪拌均勻得到溶液A；

(2)取1～2份無水乙醇，加入0.1～0.2份的去離子水，用鹽酸調節pH約為3.0，得到溶液B；

(3)將溶液B緩慢加入到溶液A中，攪拌0.4～0.6小時形成鈦酸四乙酯溶膠；

(4)在上述溶膠中加入硒化亞銅粉末繼續攪拌2～3小時形成凝膠；

(5)將步驟(4)所得凝膠置于陳化24～28小時，然后于105～110℃下加熱5～7個小時，以徹底揮發有機溶劑和水，得到催化劑的前驅物；

(6)以步驟(5)所得的催化劑的前驅物經研磨后進行焙燒，在200～550℃下焙燒至少1小時，得所述光催化劑；

上述技術方案中，步驟(4)中所述硒化亞銅粉的質量為1體積份鈦酸四丁酯的質量的2～13倍，粉末的粒徑為70～120μm。

優選的技術方案中，步驟(2)中所述鹽酸為質量分數36～38％的鹽酸；鹽酸的量為0.2～0.3份。

優選的技術方案中，步驟(5)中所述陳化過程應在陰暗的，光線暗的環境中進行；步驟(5)中所述加熱過程可以但不限于在烘箱中進行。

上述技術方案中，步驟(6)中，所述焙燒過程可以但不限于在馬弗爐中進行。