[發明專利]一種TiO2/黑電氣石復合光催化材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210326325.X
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102836729A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 杜悅;黃朝暉;李妍;劉艷改;房明浩
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制備TiO₂/黑電氣石復合光催化材料的方法，該材料用于光催化降解甲基橙等有機污染物，屬于光催化材料制備技術領域。

背景技術

隨著印染工業的不斷發展，印染廢水的排放量越來越多，其環境污染問題越來越嚴重，逐漸引起了人們的重視。甲基橙廢水是印染廢水的重要組成之一，近年來針對甲基橙處理的研究越來越多。光催化法因具有高效、環保、不產生二次污染等優點，成為最具有開發前景的方法之一。

TiO₂具有化學性質穩定，無毒，無污染，適用范圍廣等特點。與硫化物、氮化物等光催化劑相比，TiO₂對一些難降解的持久性有機污染物去除效果更佳，且抗光和抗化學腐蝕性更強，穩定性更好，因而成為最常用的光催化劑。用于光催化的TiO₂以銳鈦礦相和金紅石相為主，其中銳鈦礦相TiO₂的光催化性能最好。但是TiO₂禁帶較寬(E＝3.2eV)，只有吸收波長387.5nm以下的紫外光，才能激發電子躍遷形成光生電子和空穴，且光生電子和空穴易復合，導致光量子效率降低，從而影響TiO₂的光催化效率。近年來國內外研究者為提高TiO₂的光催化性能采用各種方法對其進行改性，結果表明電氣石和稀土元素的加入能夠有效提高TiO₂的光量子效率，從而提高其光催化性能。

電氣石的天然電極性，使其能夠自發地吸引TiO₂中的光生電子，從而有效地避免了光生電子和空穴的再復合，提高了光催化的量子效率。利用溶膠-凝膠法制備TiO₂/黑電氣石復合光催化材料操作簡便，成本低，能源消耗少。同時該材料克服了純TiO₂光量子效率低的缺點，顯著提高了TiO₂對有機污染物甲基橙的光催化降解率。

發明內容

TiO₂具有化學性質穩定，無毒，無污染，適用范圍廣等特點。且其對一些難降解的持久性有機污染物去除效果優于傳統的硫化物、氮化物等光催化劑。因此成為近年來廣泛使用的一種光催化劑。本發明以黑電氣石、鈦酸四丁酯和無水乙醇為主要原料，采用溶膠-凝膠法制備了一系列TiO₂/黑電氣石復合光催化材料，可應用于處理印染污水中的甲基橙等有機污染物。

本發明涉及一種制備TiO₂/黑電氣石復合光催化材料的新方法，這種光催化原料主要用于光催化降解有機污染物。其特征為：本發明以黑電氣石、鈦酸四丁酯和無水乙醇為主要原料，按不同比例混合，利用溶膠-凝膠法制備出干凝膠，磨細后在500℃條件下煅燒3h，即得TiO₂/黑電氣石復合光催化材料。本發明所制得的TiO₂/黑電氣石復合光催化材料中TiO₂的組成物相主要為銳鈦礦相少量為金紅石相。所述黑電氣石粉的加入量的質量百分比為1～2％。

所述黑電氣石粉產自河北省靈壽縣，粉體粒度在600目。其化學組成為B₂O₃：9.72％、SiO₂：36.72％、Fe₂O₃：4.77％、Al₂O₃：31.08％、MgO：8.71％、Na₂O：1.90％、CaO：1.4％、K₂O：0.48％、MnO：0.03％、Li₂O：0.008％。

所述鈦酸四丁酯原料為通常市售的原料，其純度要求大于99.5％。

所述無水乙醇為通常市售的原料，其純度要求大于99.9％。

所述制備過程采用溶膠-凝膠法，凝膠過程在40℃的磁力攪拌下進行。所的凝膠經干燥爐在80℃下干燥24h后研磨成粉末，再經箱式電阻爐在500℃下煅燒3h，冷卻后即得TiO₂/黑電氣石復合光催化材料。