[發明專利]蛋白石負載納米二氧化鈦復合材料

無效

• 申請號: 201110253777.5
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102380363A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 郭彬;李青山;邢廣忠
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01J21/08
• 分類號: B01J21/08;B01J35/10;C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 大連一通專利代理事務所(普通合伙) 21233
• 代理人: 劉建年

技術領域

本發明涉及一種光電半導體材料。

背景技術

20世紀80年代以來，經濟迅速發展，生活水平日益提高，全球性環境污染和能源危機也在日益嚴重，如何有效的控制與治理環境污染和解決能源問題是人類面臨和亟待解決的重大課題。水是人類賴以生存的物質基礎，但是近年來隨著工業發展，水中污染物逐漸增加，對人體造成很大危害，尤其是水中難降解的微污染物，如某些金屬離子可導致貧血，神經機能失調和內臟損傷、呼吸紊亂等，嚴重影響人的健康。水中的有機微污染物主要有氯化物、酚類、烴類、苯酚類等，同樣對人體健康影響很大。目前水處理方法不僅會產生二次污染，而且所產生的副產物THMs（Trihalomethanes，三鹵甲烷）具有“三致”作用。因此各種治理污染的手段都受到了人們極大的關注。

眾多環境污染治理技術中，半導體光催化以直接利用太陽能最終將有毒污染物礦化，而被認為是目前環境凈化的新技術革命。1972年Fujishima和Honda發現水在TiO₂單晶電極上發生光致分解反應，自此多相光催化反應引起了人們的密切關注，來自化學、物理和材料等領域的學者對此進行了大量的研究。在眾多的半導體光催化劑中，由于納米TiO₂具有高比表面積、高密度、晶格缺陷以及高比表面能等特點，且化學性質穩定、無毒、催化活性高、反應速度快、對有機物的降解沒有選擇性且能使之徹底礦化、無二次污染、工藝簡化等顯著優點，因而成為最受重視的一種高效催化劑。

但同時納米二氧化鈦也存在量子效率偏低且光譜響應范圍窄，光催化劑易失活、難回收，對高濃度廢水處理效果不理想等缺陷，如何改善其缺陷，使其更好地運用到環境污染治理等方面成為人們研究的焦點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種量子效率高、不易失活、易于回收、對廢水處理效果好的蛋白石負載納米二氧化鈦復合材料。

本發明主要是一種以蛋白石為載體，其上通過凝膠附著納米二氧化鈦的復合材料。

上述復合材料的制備方法如下：

一、醇酸液的制備

1、原料：主要包括無水乙醇（化學純）、濃硝酸（65%-68%、化學純）及去離子水，它們的用量有如下體積比例關系：無水乙醇?:?去離子水?:?濃硝酸?=?1-2?:?0.3-0.7?:?0.03-0.06。

2、制備方法：將上述三種原料混合并攪拌均勻。

二、復合材料的制備

1、原料：主要包括有鈦酸丁酯（最好化學純）、無水乙醇（最好化學純）、冰醋酸（最好化學純）、蛋白石及上述醇酸液。

它們的用量有如下體積比例關系：鈦酸丁酯?：無水乙醇?：醋酸溶液?=?1-2：3-5?：0.3-0.9，其中醋酸溶液是由冰醋酸配制的70-90?%?醋酸。

蛋白石為粒徑100納米-10微米，所述蛋白石泛指國內外的不同類型的蛋白石，并且每毫升鈦酸丁酯內加有0.4-5g蛋白石。

2、制備方法：

（1）將鈦酸丁酯與無水乙醇均勻混合，加入醋酸溶液，劇烈攪拌1-3?h；

（2）向上述溶液中緩慢加入蛋白石，攪拌1-3?h；

（3）再用分液漏斗向上述產物中緩慢滴加上述醇酸液，20-40?min滴加完畢，再劇烈攪拌1-3?h后，靜置陳化8-16?h；

（4）先用無水乙醇洗滌上述產物2-3次，再用去離子水洗至中性，以去除凝膠中的鈦酸丁酯；

（5）將上述產物置于80-120?℃的烘箱中干燥1-3?h；

（6）將干燥完畢的產物置于馬弗爐中在300-800℃焙燒1-3?h，使納米二氧化鈦的晶型發生變化，待降至室溫得到本發明產品。

由于蛋白石比表面積大，具有多孔結構，吸附性強，熱、光穩定性好等優點，利用微納米技術把蛋白石粉碎成微納米級的粉體，從而將納米二氧化鈦負載到蛋白石上，既保留了蛋白石優良的吸附性能又賦予其優良的光催化性能，同時避免了工業上納米二氧化鈦團聚嚴重、不好回收利用的缺點。利用溶膠-凝膠法將納米二氧化鈦負載到載體上，在太陽光或紫外光的照射下可以產生氧化作用非常強的氫氧自由基，從而達到分解有機污染物，凈化水和空氣質量的作用。

本發明與現有技術相比具有如下優點：量子效率高，光譜響應范圍窄，不易失活、容易回收，對高濃度廢水處理效果明顯，8h時對初始濃度為20mg/L的亞甲基藍溶液脫除率達到92%。

具體實施方式

實施例1：