[發明專利]一種活性炭負載二氧化鈦摻銀光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201110004813.4
• 申請日: 2011-01-11
• 公開（公告）號: CN102580727A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張玲燕;鄒嚴俊杰;朱婷婷;徐媛媛;胡中華;劉亞菲
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J21/06;B01J37/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及二氧化鈦光催化的制備領域，尤其是涉及一種活性炭負載二氧化鈦摻銀光催化劑的制備方法。

背景技術

TiO₂作為一種理想的半導體光催化劑，在水、空氣凈化、消毒抗菌以及污水處理等領域中有著廣闊的應用前景和優勢。TiO₂化學性質穩定(常溫下幾乎不與其他化合物反應，不溶于水、稀酸、微溶于熱硝酸)、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廉價、易得、無毒無害、成本低，故TiO₂的光催化成為多相光催化中最熱門的研究領域之一。懸浮相型TiO₂比表面積大，反應活性好，然而，納米TiO₂催化劑存在著易凝聚、易失活，對太陽光的利用率低、光量子效率低等不足，并且在水處理中，由于微粒細小存在分離回收困難。另外，空氣和水中的污染物濃度非常低，一般都是mg/L或更低，光催化降解時污染物與TiO₂的接觸活性點低，致使反應速率慢，降解效率不高。采用活性炭作納米光催化劑的載體，則可以在一定程度上解決上述問題。但是，納米型銳鈦礦型TiO₂的禁帶寬度能量小于3.2eV，光生電子-空穴的重組抑制了TiO₂光催化劑在水處理領域的實際應用，而且對于現實條件中的太陽光利用率極低，光催化降解污染物受到嚴重阻礙。在活性炭負載二氧化鈦光催化劑的基礎上摻銀，實現對可見光的利用，則是一個較大的突破。

活性炭是具有發達的孔隙結構、較大的比表面積，是一類良好的吸附劑。活性炭用作光催化劑的載體，可快速吸附水中極低濃度的污染物，達到凈化的目的，污染物的富集過程，為負載的催化劑提供了局部高濃度，有利于提高光催化降解反應速度。同時，通過擴散作用，被吸附的有機物向表面遷移，降解活性炭表面的有機物又使活性炭實現了再生，物理吸附作用和化學降解發揮協同作用，更有利于提高TiO₂的光催化活性。

TiO₂表明沉積銀的方法很多，典型的有光催化還原法，銀鏡反應法，摻雜法和熱解法。熱解法制備的Ag光催化劑，具有操作簡單，TiO₂表面Ag顆粒分布均勻，且不易脫落等特點，已成為載銀光催化劑制備的一個重要方法。

目前，摻雜型TiO₂光催化劑的制備主要以有機鈦鹽為鈦源，而有機鈦源價格昂貴，難于實際應用。至今為止，還沒有以偏鈦酸為鈦源，通過水熱，浸漬熱解和煅燒法來制備活性炭負載二氧化鈦摻銀光催化劑的報道。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種操作簡便、環境友好、經濟且可用于大規模生產的活性炭負載二氧化鈦摻銀光催化劑的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種活性炭負載二氧化鈦摻銀光催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)對活性炭采用臭氧預處理，再經去離子水加熱洗滌，冷卻后清洗數次，烘干；

(2)冰水浴條件下，將偏鈦酸與30wt％雙氧水和25wt％氨水按重量比為1∶6∶2混合，攪拌1h，得到黃綠色的溶膠；

(3)將步驟(1)得到的處理后的活性炭加入步驟(2)得到的溶膠中，根據負載的二氧化鈦與活性炭的比例為9％加入活性炭，攪拌12小時，然后將得到的混合物置于0.03mol/L的硝酸銀溶液中浸漬12-24小時，333-373K溫度下烘干，在惰性氣體保護下煅燒處理，即得到產品。

步驟(1)中所述的活性炭在使用前粉碎過篩，控制其粒徑為60-100目。

步驟(1)中所述的活性炭采用臭氧預處理，將活性炭置于臭氧發生器中，在室溫下，處理0.5小時。

步驟(3)中所述的惰性氣體為氮氣。

步驟(3)中所述的鍛燒處理的溫度為300-800℃，鍛燒時間為1-3h。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明原料廉價，工藝簡單，操作簡便，制備條件溫和，因此，易于推廣和產業化；

(2)得到負載型光催化劑為顆粒狀，降解有機污染物效果好，對可見光利用效率高，易于分離、再生和延長使用壽命；

(3)本發明原料為無機材料，不涉及有機溶劑，不產生對環境的危害，無污染環境的副產物產生，是一種環保型的符合可持續發展的工藝。

附圖說明