[發明專利]一種介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201611149133.0
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106693943A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 簡秀梅;蔣恩臣;劉孟浩;宋艷培;許細薇;李治宇;孫焱
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;C02F1/32;C02F101/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 崔紅麗,裘暉

技術領域

本發明屬于有色污水光催化降解劑技術領域，具體涉及一種介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

二氧化鈦是一種較常見的光催化劑，亦是一種寬禁帶的半導體材料，因其穩定性好、成本低、光催化活性強、對人體無害等性質而具良好的應用前景。二氧化鈦通常有三種晶體形態，分別為：銳鈦礦型，金紅石型和板鈦礦型。三種晶型二氧化鈦晶體的原子都是排列成6個O原子配位，中間包含一個Ti原子的八面體共頂點結構。但是，在晶體的單位晶格里，金紅石型有2個化學單位的TiO₂，銳鈦型有4個，板鈦型有8個；這就決定了三種晶型有著不同的物理和化學性質。板鈦型是不穩定的晶型，沒有實際的工業利用價值，只是在學術上進行研究。金紅石型和銳鈦型為同一晶型，都屬于四方晶系，但是具有不同的晶格，因而X射線圖像也不同，銳鈦型的衍射角位于25.5°，金紅石的位于27.5°。在TiO₂的晶體結構中，銳鈦礦的八面體畸變最大，禁帶寬度較低，常用于光降解。

光催化劑廣泛應用于染料廢水處理，空氣凈化，殺菌除臭等鄰域；光催化反應是通過催化劑吸收光能，產生強氧化性物質對有機物和一些無機物進行降解的過程，反應條件較為溫和，凈化效果徹底，光催化劑使用壽命長等特點。

尋找一種具有較大比表面積，又與二氧化鈦牢固結合的高效負載材料是實用化技術的關鍵。二氧化鈦具有氧化能力強、室溫下發生反應、有機污染物礦化完全、可重復使用、無二次污染、節能高效、工藝靈活等優點。但是也存在著許多的不足之處，傳統的納米二氧化鈦懸浮相光催化劑易失活、易凝聚、難回收。二氧化鈦一般受到太陽中的紫外光激發，但紫外光的能量在太陽光中僅占5％，直接激發TiO₂光催化反應的效率較低，所以，當前光降解通常使用人工紫外光作為光源，成本較高，這些缺點逐漸暴露出來，對納米二氧化鈦負載化的研究得到了廣泛關注。對二氧化鈦的研究(以發表的文獻數量為判據)，在2012年達到頂峰，其中光催化是研究的重點。以圍繞提高TiO₂的污染物降解效率，降低使用成本，利用半導體復合、離子摻雜、負載固定化研究等對TiO₂進行改性是近年來的熱點。

活性炭AC(Activated Carbon)便具有作為光催化劑載體的潛能。光催化反應過程中，催化劑較小難以回收，從而需要負載物來解決這個問題。活性炭，是一種高比表面積、含有豐富的微孔徑、耐酸耐腐蝕的功能材料。常用于石化，電力，環保等行業，由于其優異的吸附性能，穩定的物理化學特性，有萬能吸附劑的美稱。活性炭與沸石、炭分子篩等吸附分離材料相比，制造成本低，比表面大，吸附性能好。因此，被廣泛應用于食品、國防、醫療、軍事和日常生活等領域。

傳統的活性炭制備原料，石油焦、無煙煤、瀝青等資源的含量有限，為不可再生資源，長久大量使用會破壞生態平衡。生物質原料，蘊涵豐富，資源的再生循環周期較短；所以，被當前看來是最有前景的可再生清潔資源。生物質原料，如秸稈，稻殼，果殼等含炭量較高，作為活性炭制備原料有一定的可行性。因此，成為近年來制備活性炭的廣泛研究對象。其性能主要由比表面積、孔結構、孔徑及表面官能團等決定。以生物質為原料，通過熱解活化自制活性炭，并負載上TiO₂，不僅使TiO₂固定化，固液分離容易，便于回收，而且可以利用活性炭的吸附性能，將反應底物吸附、富集至TiO₂晶粒表面或附近，增加催化劑與底物的接觸幾率，提高復合材料的光催化效率，增大降解速率。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供通過上述制備方法制備得到的介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑。

本發明的再一目的在于提供上述介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種介孔活性炭/二氧化鈦降解有色污水的光催化劑的制備方法，包含如下步驟：

(1)活性炭的預處理：

取中孔活性炭，研磨，過篩，加入去離子水，至淹沒碳粉為止；將活性炭和水的混合物進行微波處理，最后將處理完的樣品放于烘箱中烘干，得到預處理后的的活性炭，待用。

(2)溶膠液的制備：