[發(fā)明專利]基板固定型二氧化鈦納米線及其制造方法，及利用基板固定型二氧化鈦納米線的水處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210240806.9
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102949985A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 洪錫垣;崔炅鎮(zhèn);李相協;李在祥;崔時爀;權初榮;金熙燦
• 申請（專利權）人: 韓國科學技術研究院
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J21/08;B01J35/02;C01G23/053;C02F1/30;C02F1/32
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

技術領域

本發(fā)明涉及基板固定型二氧化鈦納米線及其制造方法，以及利用基板固定型二氧化鈦納米線的水處理方法。具體涉及到電噴射法和熱壓法將二氧化鈦固定在基板上，從而，進行水處理時不必對二氧化鈦進行分離回收，同時，能調節(jié)二氧化鈦晶型比例呈最佳比例，使光催化活性達到最大限度的基板固定型二氧化鈦納米線及其制造方法，以及利用此基板固定型二氧化鈦納米線的水處理方法。?

背景技術

光催化劑是光(300~400nm)照射下引起催化反應的物質，光催化反應源于半導體通過吸收帶隙能產生電子對和在界面上的電子躍遷。通過光催化反應，產生具有強氧化能力的氫氧根自由基和超級陰氧離子，將有機污染物質最終分解為水和二氧化碳。?

具有光催化效能的固體氧化物有ZrO₂、ZnO、SnO₂、V₂O₃、TiO₂等，CdS、WO₃等也能使用為光催化劑。利用率高的光催化劑物質，不僅要有很好的光學活性，而且沒有光腐蝕性，使得其耐久耐磨性優(yōu)異，同時，在生物學及化學上是非活性的，且其本身無毒性，對環(huán)境的安全性高。能滿足上述光催化劑特征，且價格低廉、地球資源豐富的代表性產品就是白色粉末狀二氧化鈦(TiO₂)。?

通常二氧化鈦在氣相反應時以薄膜形態(tài)利用，液相反應時主要以膠體形態(tài)利用或在支撐體上被鍍?yōu)楸∧な褂谩－h(huán)境領域上二氧化鈦的空氣及水質凈化技術開發(fā)和相關研究成為主流。尤其是，室內空氣中的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)及氮氧化物(NO_x)去除技術的開發(fā)非常活躍，達到了商用化步驟。?

相反，與水質凈化技術相關的領域中，從1990年起進行了很多研究，?但目前尚沒有一項技術成功實現商業(yè)化。其原因大體上可以根據兩個背景來說明，首先，目前法律規(guī)定的污水廢水處理的水質標準不太嚴格，以至于還不需要使用光催化劑。?

但是，將來預計會出現更多新的微量有害有機物質，而且地球因供水不足現象日趨嚴重，要通過改善水循環(huán)體系普及和擴大水的再生利用，因此目前的污水廢水的生物學水處理實現高品質化的技術是有待于解決的課題。?

與此同時，水質凈化技術領域上，光催化劑出色的處理效率雖然得到了論證，但不能被廣泛使用的最大原因是它具有使用后難以從水中分離和回收的缺點。一般使用的光催化劑大小為50nm左右，在水中因粒子附聚(agglomeration)現象，其大小范圍約為0.5~1μm范圍內，為了氧化鈦的回收再利用，為了水處理時完整回收氧化鈦生產出干凈的處理水，必須要求追加投入膜處理(membrane)等昂貴的技術。?

韓國授權專利第886906號當中，提出了具有納米多孔二氧化鈦表面的鈦分離膜及其制造方法，但其缺點是納米多孔表面發(fā)生的污染(fouling)導致不能連續(xù)運轉，要求定期清洗。?

發(fā)明內容

本發(fā)明著眼于解決上述問題，其目的在于提供電噴射法和熱壓法將二氧化鈦固定在基板上，進行水處理時不必對二氧化鈦進行分離回收，而且能調節(jié)二氧化鈦晶型比例為最佳，使光催化活性達到最大限度的基板固定型二氧化鈦納米線及其制造方法，以及利用此基板固定型二氧化鈦納米線的水處理方法。?

為了達到上述目的，本發(fā)明的基板固定型二氧化鈦納米線由二氧化鈦納米線固定在基板的步驟和二氧化鈦納米線晶型比例的調節(jié)步驟來完成；上述二氧化鈦納米線固定在基板的步驟由以下三個過程組成：包含二氧化鈦前驅體的混合溶液及基板的準備過程；上述混合溶液經電噴射將二氧化鈦納米線鍍在基板上的過程；通過熱壓處理將二氧化鈦納米線固定在基板上的過程：上述二氧化鈦納米線的晶型比例的調節(jié)步驟是，上述固定二氧化鈦納米線的基板經過后熱處理來調節(jié)二氧化鈦納米線的銳鈦礦型結晶?和金紅石型結晶的比例。?

上述二氧化鈦納米線的晶型比例調節(jié)步驟當中，上述銳鈦礦型和金紅石型結晶的比例優(yōu)選調節(jié)為8:2至7:3，上述后熱處理溫度可以是500~600℃。?