[發(fā)明專利]一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410559421.8
• 申請(qǐng)日: 2014-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN104261469A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏明燈;鄧其馨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G23/053
• 分類號(hào): C01G23/053;B01J21/06;B01J35/10;A62D3/17;A62D101/20
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域，更具體涉及一種二氧化鈦及其制備方法和其在降解甲醛和苯系物中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物，特別是甲醛和苯系物等對(duì)人體的危害極大。目前，研究者多采用吸附和催化的方式降低室內(nèi)環(huán)境中的甲醛和苯系物。高活性二氧化鈦由于其具有較大的比表面積，較窄的孔徑分布，表面的特殊結(jié)構(gòu)和自分散性能成為催化降解室內(nèi)環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物的理想材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二氧化鈦及其制備方法和應(yīng)用，不僅操作簡(jiǎn)便、成本低、可以大量合成二氧化鈦，而且制備的二氧化鈦催化材料為銳鈦礦相，比表面達(dá)400?m²/g以上，純度高、催化活性高、性能穩(wěn)定，在可見光照射條件下12小時(shí)對(duì)甲苯和二甲苯的降解率達(dá)80%以上，對(duì)甲醛的降解率達(dá)90%以上。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1：0.2：1：0.1配制成混合溶液，0.5～100克硫酸氧鈦和10～1000毫升混合溶液混合均勻，在80～200℃下反應(yīng)1～7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50～100℃下常壓干燥1～40h，得到二氧化鈦催化材料。

所述的固體堿為燒堿或氫氧化鉀。

所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、甘油中的一種。

制得的二氧化鈦為銳鈦礦相，比表面積≥400?m²/g，粒徑為5～12?nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。

制得的二氧化鈦用于降解甲醛和苯系物，在可見光照射條件下12小時(shí)對(duì)甲苯和二甲苯的降解率達(dá)80%以上，對(duì)甲醛的降解率達(dá)90%以上，且性能穩(wěn)定。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：在較低溫度下和不添加任何表面活性劑和模板劑的條件下，用簡(jiǎn)單的方法制備出了可降解甲醛和苯系物的高活性二氧化鈦催化材料。制備的高活性二氧化鈦為銳鈦礦相，其比表面達(dá)400?m²/g以上，粒徑為5～12?nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。由于其表面含有大量的羥基，因此具有較好的自分散性能。與純的二氧化鈦相比，N摻雜的樣品出現(xiàn)了吸收邊的紅移，N_2p和O_2p軌道發(fā)生混雜形成新的價(jià)帶，價(jià)帶位置向?qū)恢眠w移，禁帶寬度減小，電子在光激發(fā)的情況下由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶的能量降低，在可見光照射條件下12小時(shí)對(duì)甲苯和二甲苯的降解率達(dá)80%以上，對(duì)甲醛的降解率達(dá)90%以上，且性能穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制得的二氧化鈦的X射線粉末衍射圖。

圖2是本發(fā)明制得的二氧化鈦的透射電鏡照片。

圖3是本發(fā)明制得的二氧化鈦的氮?dú)馕摳降葴厍€圖。

圖4是本發(fā)明制得的二氧化鈦的甲苯，二甲苯和甲醛的催化降解性能圖。

具體實(shí)施方式

將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1：0.2：1：0.1配制成混合溶液，0.5～100克硫酸氧鈦和10～1000毫升混合溶液混合均勻，在80～200℃下反應(yīng)1～7天；生成的產(chǎn)物經(jīng)甲醇充分洗滌后，在50～100℃下常壓干燥1～40h，得到二氧化鈦催化材料。

所述的固體堿為燒堿或氫氧化鉀。

所述的醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、甘油中的一種。

制得的二氧化鈦為銳鈦礦相，比表面積≥400?m²/g，粒徑為5～12?nm，其表面含有大量的羥基以及N摻雜。

制得的二氧化鈦用于降解甲醛和苯系物的測(cè)試方法：取甲苯、二甲苯、甲醇溶液0.02?mL作為釋放源，分別置入有機(jī)揮發(fā)氣體采集倉(cāng)內(nèi)，倉(cāng)內(nèi)溫度23℃，濕度30％，放置30?min濃度達(dá)到平衡；開啟可見光和循環(huán)風(fēng)，光源為50?個(gè)波長(zhǎng)為458?nm?的藍(lán)色發(fā)光二極管。二氧化鈦催化劑用水均勻地涂在正方形玻璃片上烘干置于二極管上部，反應(yīng)器為密閉的容器。采用萬(wàn)用氣體檢測(cè)儀分別測(cè)定不同條件下二甲苯、甲苯，甲醛的濃度變化。經(jīng)測(cè)試制備的高活性二氧化鈦催化材料在可見光照射條件下12小時(shí)對(duì)甲苯和二甲苯的降解率達(dá)80%以上，對(duì)甲醛的降解率達(dá)90%以上，且性能穩(wěn)定。

實(shí)施例1

將醇類、固體堿、多氯甲烷和尿素按質(zhì)量比為1：0.2：1：0.1配制成混合溶液，50克硫酸氧鈦和500毫升混合溶液混合均勻，在100℃下反應(yīng)2天；生成的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)甲醇充分洗滌后，在50℃下常壓干燥20h得到最終得到高活性二氧化鈦催化材料。

所述的醇類為甲醇。

所述的固體堿為燒堿。

所述的多氯甲烷為二氯甲烷。