[發(fā)明專利]一種蜂窩陶瓷板負載TiO2—NCP固載光催化劑的制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610915468.2
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN106362768B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮澤云;韓延昆
• 申請（專利權(quán)）人: 納琦環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11453
• 代理人: 李中強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣凈化劑加工領(lǐng)域，具體地說，涉及一種蜂窩陶瓷板負載TiO₂—NCP固載光催化劑的制備工藝。

背景技術(shù)

光催化環(huán)保技術(shù)是將光催化法應(yīng)用于環(huán)境污染治理而產(chǎn)生的一門新型凈化技術(shù)。它是基于光催化劑在光的照射下產(chǎn)生超強的氧化還原能力，幾乎可以將各種有機污染物分解為CO₂和H₂O，幾乎能夠殺滅各種細菌和病毒等生物污染物。并且，具有效率高、運行費用低，可在常溫常壓下操作等特點，20多年來一直是前沿科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一，特別在最近十余年里得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)成為國際上日益受到重視的治理環(huán)境污染的新技術(shù)，在工業(yè)廢氣排放凈化、污染(廢)水質(zhì)處理和室內(nèi)空氣污染修復(fù)，抗菌消毒，防霉除臭，空氣凈化等方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和廣闊前景。

光觸媒之所以具有催化氧化性能，取決于半導(dǎo)體的特殊間斷性能帶結(jié)構(gòu)：即充滿電子的低能級價帶和空的高能級導(dǎo)帶之間被禁帶隔開。當(dāng)能量大于禁帶寬度的光線照射在半導(dǎo)體表面時，其價帶上的電子被激發(fā)，躍遷超過禁帶進入導(dǎo)帶，產(chǎn)生高活性的價帶空穴(hvb+)和導(dǎo)帶電子(ecb-)，即電子-空穴(e--h+) 對。極不穩(wěn)定的(e--h+)隨后發(fā)生兩類反應(yīng)：一是電子和空穴的簡單復(fù)合并釋放熱量，二是伴有化學(xué)反應(yīng)的復(fù)合即光催化氧化(photocatalytic oxidation,PCO)，使氧分子轉(zhuǎn)化成·OH，·OH的氧化能力很強，可以氧化與其接觸的包括微生物在內(nèi)的難以轉(zhuǎn)化的絕大多數(shù)有機物，使它們轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)。

TiO₂的禁帶寬度為3.0～3.2eV，需要波長小于387.5nm的光即紫外線的激發(fā)，才能光生(e--h+)，而照射到地球表面的陽光中紫外線很少，單純的納米 TiO₂太陽光的量子效率極低，再加上比表面積有限，對反應(yīng)物的吸附性差，其催化效率很低，且納米粉體易凝聚難回收，重復(fù)利用率極低，所以應(yīng)用價值很低。為提高TiO₂的光催化效率，近幾年來國內(nèi)外學(xué)者從①降低光生(e--h+)的光響應(yīng)能量，充分利用太陽資源；②提高光生(e--h+)的分離，抑制(e--h+)的復(fù)合，提高光催化劑的量子效率；③增大催化劑的吸附能力提高光催化反應(yīng)的競爭力，這幾方面進行了摻雜和負載的大量改良研究。從理論上看，某些微量雜質(zhì)元素摻入TiO₂晶體中時，不僅使雜質(zhì)能帶與TiO₂能帶相互疊合，禁帶寬度變窄，使光生電子在吸收較低能量時即可發(fā)生躍遷，即催化響應(yīng)光發(fā)生紅移，光響應(yīng)性范圍增大；而且在半導(dǎo)體晶格中引入缺陷位置，能抑制(e--h+)的復(fù)合，提高TiO₂的量子效應(yīng)，增強光催化活性。其中，非金屬元素摻雜在TiO₂晶格中，主要的改良作用是氧位被非金屬元素取代使得TiO₂的禁帶變窄，光的響應(yīng)波長范圍拓寬；而金屬離子摻雜到TiO₂半導(dǎo)體晶格中，能引入了缺陷位置或改變結(jié)晶度，影響(e--h+)的復(fù)合，提高TiO₂光催化的量子效應(yīng)。將TiO₂負載在多空材質(zhì)上，既能增大對反應(yīng)物的吸附，又增大了納米顆粒的比表面積和氧化自由基的數(shù)量，在提高光催化活性的同時，催化劑易于回收和重復(fù)利用。

關(guān)多元素共摻雜的TiO2負載在蜂窩陶瓷板上的光催化劑，并將其應(yīng)用于水的健康環(huán)保深層處理上，國內(nèi)外無文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種蜂窩陶瓷板負載TiO₂— NCP固載光催化劑的制備工藝；納米TiO₂摻雜和負載的TiO₂-NCP，所產(chǎn)生的是一種多作用的協(xié)同效應(yīng)，能夠促使TiO₂在可見光的響應(yīng)，提高了太陽光的利用率；抑制光生(e--h+)的簡單復(fù)合，提高了TiO₂的可見光量子效率；催化劑吸附能力增大，提高了反應(yīng)的競爭力。

為了達到上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

所述的蜂窩陶瓷板負載TiO₂—NCP固載光催化劑的制備工藝包括以下步驟：

1)蜂窩陶瓷板的制備：