[發明專利]一種易回收納米復合催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201110161668.0
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102274738A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉金庫;王建棟
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于材料化學領域，具體涉及一種易回收納米復合催化劑及其制備方法。

背景技術

生活中的水體污染、空氣污染等時刻都在威脅人們的健康，水體中的有害有機物，家具和涂料中釋放的醛類、酚類、醇類等有害物質對人們健康的傷害受到高度重視。如何減少污染，保護環境成為人們日益關注的問題，具有降解有害有機物的光催化劑的制備成為粉體科研的熱點之一。二氧化鈦納米粉體以其出色的生物相容性，安全無毒和突出的光催化性能而受到眾多關注。但是不足之處在于二氧化鈦納米粉體的粒徑太小，所以易造成團聚而影響其性能發揮，同時，二氧化鈦納米粉體的有效回收極為困難。

所以，為了解決上述問題，人們開始嘗試將二氧化鈦納米粉體負載于一些特定載體之上，制備出了一系列二氧化鈦基復合催化劑。其中，羥基磷灰石由于其具有生物相容性好、無毒，物理化學性質穩定和機械性能優良等諸多優點，受到了科研工作者越來越多的關注。目前，關于羥基磷灰石/二氧化鈦復合材料的報道已有很多，如韓建業等采用溶膠-凝膠法制備羥基磷灰石/二氧化鈦復合涂層材料(中國專利：200810151058.0)，胡茂從等采用離子交換法制備羥基磷灰石/二氧化鈦光催化劑(催化學報，2006，27(12)：1144-1148)，楊曉慶等制備醫用羥基磷灰石/二氧化鈦納米復合材料(中國現代醫學雜志，2003，13(5)：26-28)，付濤等采用水熱法制備羥基磷灰石/二氧化鈦復合材料(硅酸鹽學報，2003，31(1)：95-98)等。這些方法制備出的羥基磷灰石/二氧化鈦復合材料，雖然可以部分的解決直接使用二氧化鈦納米粉體所帶來的問題，但是普遍存在著工藝復雜，生產設備價格高，催化效果不理想等諸多問題，難以在工業上得到大規模應用，而且回收困難，不符合綠色化學和低碳社會要求。

本發明針對現有二氧化鈦及其復合產物制備和使用中的不足，創造性的提出了一種新型納米復合催化劑的制備方法。該方法著眼于提高二氧化鈦納米粉體的催化性能和使用效率，同時大幅度提高納米復合催化劑的回收率。由于本方法所制備的羥基磷灰石的獨特的大比表面積納米球鏈結構，可以使得二氧化鈦納米粉體更易吸附于其表面上，有效解決了由于二氧化鈦粒徑太小而引起的團聚，提高了二氧化鈦的催化性能。同時本方法所制備的羥基磷灰石納米組裝球鏈長度約20～40μm，直徑約為1～4μm，相較于粒徑為納米級的純二氧化鈦催化劑或其復合催化劑更加容易回收。

發明內容

本發明的目的在于提出一種新型的復合納米催化劑的制備方法，獲得催化性能優越，便于回收利用的一種新型復合納米催化劑，解決現有純二氧化鈦或者負載二氧化鈦的催化劑催化效果不理想且難于回收的問題，同時有效的降低單位體積催化對象中二氧化鈦的使用量，提高催化劑的使用效率，降低催化劑的使用成本。

本發明提出一種易回收納米復合催化劑的制備方法，其具體步驟為：1)將加有模板劑的鈣源溶液和磷酸根源溶液置于生物半透膜的兩側，靜置10小時后，將生物半透膜取下，將沉淀洗滌，烘干后獲得羥基磷灰石納米組裝球鏈粉體；2)將獲得的羥基磷灰石粉體和市售銳鈦型納米二氧化鈦(粒徑為1～25nm)放入到燒杯中，以無水乙醇為介質，用超聲波振蕩1小時，將分散后的體系抽濾，再在烘箱中烘干，即得到羥基磷灰石/二氧化鈦納米復合催化劑。具體制備條件為：1)模板劑的加入質量：鈣源和磷酸根源質量的0.5～10％；2)羥基磷灰石和二氧化鈦的加入質量：兩者質量比1∶1～4∶1；3)所使用的模板劑為脂肪醇類、聚乙二醇類、聚乙烯醇類、醇酰胺類、烷基胺類、烷基苯酚類、羧酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、磺酸鹽或其混合物。4)所使用的生物半透膜為雞蛋膜、魚鰾、膀胱膜、腸衣。

本發明具有如下優點：

1、首次提出使用羥基磷灰石納米組裝球鏈作為二氧化鈦納米粉體的載體。該羥基磷灰石納米組裝球鏈的比表面積達到了105cm²/g，負載二氧化鈦納米粉體后的比表面積為60cm²/g，優于絕大多數二氧化鈦納米催化劑載體或其復合催化劑。大幅度的提高了二氧化鈦的催化性能，羥基磷灰石/二氧化鈦納米復合催化劑的催化性能相較于純二氧化鈦催化劑催化效率提高了150％，在達到同等催化效果的前提下，催化劑用量可以節約33.33％，具備很強的工業可行性。