[發明專利]一種光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611011283.5
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN108380194B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 李建濤;李芳;梁耀彰;司徒偉;李寶忠
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J35/10;B01J35/08;C02F1/32;C02F101/34
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種光催化劑，其特征在于：所述光催化劑由金屬鈦顆粒及生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦組成，所述光催化劑具有混晶結構，所述光催化劑中金屬鈦顆粒同生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的質量比為4:1~1:4，所述光催化劑中納米線二氧化鈦的比表面積為20~100m²/g，所述光催化劑的直徑為5~40μm，所述生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的長度為0.05~3μm，所述生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的直徑為12~20nm；其中，所述光催化劑采用的制備方法，包括以下步驟：

（1）采用酸性溶液對金屬鈦粉進行表面酸化處理，濾出后經清洗、烘干備用；

（2）采用含有結構導向劑的酸性溶液溶解金屬鈦粉制得橙黃色溶液；

（3）將步驟（1）濾出后經清洗、烘干備用的金屬鈦粉放入步驟（2）制備的橙黃色溶液中混合，并在水熱條件下反應，得到的產物經過焙燒制得光催化劑；

其中，步驟（1）所述酸性溶液為氫氟酸與硝酸的混合水溶液，酸性溶液中氫氟酸的質量分數為0.05%~0.8%，硝酸的質量分數0.3%~2.8%。

2.根據權利要求1所述的光催化劑，其特征在于：所述光催化劑中金屬鈦顆粒同生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的質量比為2:1~1:2，所述光催化劑中納米線二氧化鈦的比表面積為30~80m²/g，所述光催化劑的直徑15~30μm，所述生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的長度為0.5~2μm，所述生長在金屬鈦顆粒表面上的納米線二氧化鈦的直徑為15~20nm。

3.權利要求1至2任一項所述的光催化劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）采用酸性溶液對金屬鈦粉進行表面酸化處理，濾出后經清洗、烘干備用；

（2）采用含有結構導向劑的酸性溶液溶解金屬鈦粉制得橙黃色溶液；

（3）將步驟（1）濾出后經清洗、烘干備用的金屬鈦粉放入步驟（2）制備的橙黃色溶液中混合，并在水熱條件下反應，得到的產物經過焙燒制得光催化劑；

其中，步驟（1）所述酸性溶液為氫氟酸與硝酸的混合水溶液，酸性溶液中氫氟酸的質量分數為0.05%~0.8%，硝酸的質量分數0.3%~2.8%。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（1）或步驟（2）所述的金屬鈦粉粒徑為100～600目。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（1）所述的酸性溶液的pH為小于1，酸化處理溫度為15~30℃，酸化處理時間為0.5~3h。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（1）中金屬鈦粉同酸性溶液的體積比為1:3~1:6。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（2）中所述的結構導向劑為三聚氰胺或P123，所述的酸性溶液為含有雙氧水的硝酸溶液。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：步驟（2）所述酸性溶液中結構導向劑的質量分數為1~3g/L，雙氧水的質量分數為5%~30%，硝酸的質量分數為 0.3%~2.8%，金屬鈦粉同酸性溶液的質量體積比為10~50g：1L，溶解溫度為70~90℃，溶解時間為12~72h。

9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（3）將步驟（1）濾出后經清洗、烘干備用的金屬鈦粉放入步驟（2）制備的橙黃色溶液中混合并在烘箱中加熱，時間為3~48h，混合溫度為70~90℃。

10.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（3）中步驟（1）濾出后經清洗、烘干備用的金屬鈦粉同步驟（2）制備的橙黃色溶液的質量體積比為10~120g：1L，焙燒溫度450℃~600℃，焙燒時間為0.5~2h。

11.權利要求1至2任一項所述的光催化劑用于有機廢水深度處理，其特征在于：所述有機廢水為苯酚廢水、甲基橙廢水或腈綸廢水，所述有機廢水的COD值小于300mg/L。