[發(fā)明專利]玻璃負(fù)載納米TiO2膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410527928.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN104370472A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西華陸化工環(huán)保有限公司
• 主分類號(hào): C03C17/23
• 分類號(hào): C03C17/23;B01J21/06;C02F1/72;C02F1/30
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 劉斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的制備方法，屬于環(huán)保材料制劑的制備方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)

采用納米TiO₂光催化氧化法可以有效降解受污染水體中的多種有機(jī)污染物，該方法在水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，粉末狀納米Ti0₂催化劑在使用過程中存在著易凝聚和難回收等弱點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中難以推廣。采用TiO₂膜的固定相光催化氧化實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)與分離的一體化，使得光催化氧化有望發(fā)展成為一種實(shí)用的水處理技術(shù)。國(guó)內(nèi)外已有大量文獻(xiàn)報(bào)道負(fù)載型TiO₂催化劑應(yīng)用與環(huán)境治理，在眾多的載體材料中，玻璃不僅具有良好的透光性，而且廉價(jià)易得，適用于各種形式的反應(yīng)器，是一種有工業(yè)化前景的載體材料。

因此，研究一種工藝簡(jiǎn)單，性能好的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的制備方法具有一定的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種工藝簡(jiǎn)單，性能好的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的制備方法。

本發(fā)明所述的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的制備方法，包括以下步驟：

室溫下，在反應(yīng)器中先加入一定量無水乙醇，通過恒壓漏斗緩慢滴加適量的鈦酸四丁酯和乙酰丙酮，反應(yīng)0.5h，劇烈攪拌下緩慢滴入一定量用硝酸調(diào)了pH值的乙醇和去離子水的混合液，滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)2h，得到二氧化鈦溶膠，將預(yù)處理好的玻璃片浸漬在溶膠中，取出玻璃片經(jīng)凝膠化后通過煅燒而轉(zhuǎn)變成無定形態(tài)或多晶態(tài)涂層薄膜，即得玻璃負(fù)載納米TiO₂膜。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述的去離子水與鈦酸四丁酯的摩爾比為10-20：1。

更優(yōu)選的，本發(fā)明所述的反應(yīng)PH值為1-3。

進(jìn)一步優(yōu)選的，本發(fā)明所述的煅燒溫度為450-550℃，煅燒時(shí)間為2-3h。

本發(fā)明所述的制備方法中，影響所制備的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜性能的主要因素有去離子水與鈦酸四丁酯的用量比、反應(yīng)PH值以及煅燒溫度和時(shí)間。其中，當(dāng)去離子水與鈦酸四丁酯的摩爾比較小時(shí)則基本上沒有交聯(lián)鍵生成，隨水量的增加交聯(lián)鍵生成愈多，凝膠化速度加快，過多的水量可使TiO₂溶膠的凝膠時(shí)間大大縮短，可降低TiO₂薄膜的表面面積和氣孔體積，有時(shí)會(huì)迅速水解，生成氧化物沉淀，但水缺乏時(shí)，則傾向于形成不連續(xù)的薄膜，與玻璃表面的結(jié)合能力較差，綜合考慮溶膠的穩(wěn)定性、溶膠的成膜性、煅燒后晶粒尺寸，去離子水與鈦酸四丁酯的摩爾比在10：1至20：1時(shí)較為合適；合成pH=1時(shí)TiO₂的粒徑最小，其相應(yīng)的光催化性能最好，而隨著合成pH的提高，TiO₂納米粒子的粒徑略微增大，pH=1有利于合成出催化活性較好的TiO₂催化劑，酸是反應(yīng)的負(fù)催化劑，起到抑制水解的作用，當(dāng)其他條件不變時(shí)，減少硝酸的用量則凝膠時(shí)間變短，甚至出現(xiàn)“膠凍體”，為此，反應(yīng)的PH值應(yīng)控制在1-3之間；水解后的熱處理使TiO₂由無定型轉(zhuǎn)變?yōu)榫徒Y(jié)構(gòu)，Ti02在250℃煅燒時(shí)為無定形態(tài)，在350℃煅燒時(shí)TiO₂開始從非晶態(tài)到銳態(tài)礦轉(zhuǎn)變，450℃煅燒時(shí)主要為標(biāo)準(zhǔn)銳態(tài)礦，煅燒溫度提高到550℃時(shí)，對(duì)應(yīng)銳態(tài)礦開始向紅金石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。650℃煅燒時(shí)，TiO₂銳態(tài)礦進(jìn)一步向紅金石礦轉(zhuǎn)變，750℃煅燒時(shí)，Ti0₂銳態(tài)礦完全地轉(zhuǎn)化為紅金石礦。焙燒溫度對(duì)TiO₂納米粒子的制備和性質(zhì)具有較大的影響，煅燒溫度在450℃至550℃時(shí)較為適宜。

經(jīng)對(duì)所制備的納米TiO₂膜對(duì)活性艷紅X-3B的光催化脫色性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為反應(yīng)進(jìn)行150min時(shí)，X-3B的脫色率在MW/UV/Ti0₂體系由MW/UV體系的44.3％提高到了56.35％，由此證明，本發(fā)明所制備的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜具有較好的光催化活性。

本發(fā)明所述的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的制備方法，在最佳的制備方法下所制備的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜的TiO₂呈銳態(tài)礦結(jié)構(gòu)，所制得的納米TiO₂膜對(duì)活性艷紅X-3B具有較好的光催化脫色性能，而且工藝簡(jiǎn)單、廉價(jià)易得、性能優(yōu)越，所制備的玻璃負(fù)載納米TiO₂膜可廣泛使用廢水處理中。