[發明專利]一種二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201610021544.5
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105582916B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 張慧穎;段德良;楊輔龍;李正國;陳嶷韜;龍文凱
• 申請（專利權）人: 內江洛伯爾材料科技有限公司;內江至誠三元催化器有限公司
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J35/04;C02F1/30
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所53106
• 代理人: 蘇蕓蕓

技術領域

本發明涉及一種二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑的制備方法，特別涉及依次沉積貴金屬納米顆粒制備光催化劑的方法，屬于環境保護污水處理用光催化材料的制備領域。

背景技術

我國傳統的廢水處理方法, 如混凝沉降法、氣浮法、活性污泥法等, 雖然工藝成熟, 但總的來說處理效率較低, 特別是不能有效地去除廢水中低濃度且難生物降解的有機污染物。因此,急需開發有效且經濟的廢水處理工藝。半導體多相光催化消除和降解污染物是污染治理新技術的研究熱點。研究表明, 在適當的條件下, 許多有機物經光催化降解, 能生成無毒無味的CO₂ 、H₂O 及一些簡單的無機物。目前, 用于光催化降解環境污染物的催化劑多為N型半導體材料, 如TiO₂ 、ZnO 、CdS 、SnO₂ 、WO₃ 、Fe₂O₃ 等, 其中對納米TiO₂ 的研究最多。

常規制備TiO₂存在著晶粒尺寸較大、比表面積小和分散性差等問題。與普通加熱法相比，微波輻射加熱不僅速率快，條件溫和，效率高，而且所制備的納米粒子比表面積大，粒徑小，提高催化材料的光催化活性。在制備催化劑過程中使用超聲波可以促進活性金屬在TiO₂上均勻分散，能夠增加活性組分滲透性使活性組分與載體充分接觸，改善催化劑的表面形態，也可以使催化劑比表面積增加，最終提高催化劑反應活性．表面貴金屬沉積在TiO2對提高其光催化效率和選擇性是很有效的，常用的貴金屬有Ag 、Au等,但在TiO2表面修飾雙金屬的應用較少。Au改性的TiO₂納米催化劑，由于其自身是不活潑的催化劑，要在高溫下才能顯示出其催化活性，主要應用于研究不同形態的TiO₂沉積上Au后對CO的催化響應或者在有機合成中的應用且向可見光區藍移并不明顯． Ag沉積在TiO₂表面雖然使其明顯地向可見光區藍移，但是Ag本身很容易在催化過程中被氧化，作為催化劑本身在反應后期可能會變質，影響催化效果，由于Ag本身具有殺毒作用，所以在生物催化中的應用更為廣泛。

本專利結合了光催化較好的介孔TiO₂和具有等離子共振吸收效果的納米貴金屬金和銠，將納米金和銠依次沉積于二氧化鈦上得到Au-Rh/TiO₂光催化劑，該催化劑降解色素效果好。該催化劑及其制備方法未見相關報道。

發明內容

本發明針對顯影廢水中難生物降解的有機物用常規方法難以處理的問題，提供一種二氧化鈦依次沉積納米金和銠的光催化劑及其制備方法，具體包括以下步驟：

（1）將介孔TiO₂加入無水乙醇或水中，超聲分散得到懸浮液，再向懸浮液中加入水溶性金化合物的水溶液進行超聲分散后浸泡5～10h，然后在超聲波條件下紫外光照還原1～4h，過濾、濾餅用去離子水洗滌后得到負載金的介孔TiO₂，其中，水溶性金化合物與介孔TiO₂質量比為0.0001:1～0.01:1。

（2）步驟（1）得到的負載金的介孔TiO₂加入無水乙醇或水中，超聲分散得到懸浮液，再向懸浮液中加入水溶性銠化合物的水溶液進行超聲分散后浸泡5～10h，然后在超聲波條件下紫外光照還原1～4h，真空抽濾，濾餅用去離子水洗滌干燥后得到負載金和銠的介孔TiO₂，其中，水溶性銠化合物與負載金的介孔TiO₂質量比為0.0001:1～0.01:1。

（3）將負載金和銠的介孔TiO₂在300～500℃微波煅燒1～10h后得到二氧化鈦負載納米金和銠的光催化劑。

優選的，本發明步驟（1）和步驟（2）中所述紫外光波長為200～300nm。

優選的，本發明步驟（1）中所述水溶性金化合物為氯金酸、氯金酸鈉或氯金酸鉀,其水溶液的濃度為0.01~500g/L。

優選的，本發明步驟（2）中所述水溶性銠化合物為三氯化銠、硝酸銠、六氯銠酸鈉或六氯銠酸鉀，其水溶液的濃度為0.01~500g /L。

優選的，本發明步驟（1）中介孔TiO₂與無水乙醇或水的液固比1:2~1:6（mL:mg）；步驟（2）中負載金的介孔TiO₂與無水乙醇或水的液固比1:2~1:6（mL:mg）。