[發(fā)明專利]一種具有光催化功能的發(fā)泡母粒及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710314340.5
• 申請日: 2017-05-06
• 公開（公告）號: CN107096575B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紅光;楊松偉;陳慶華;吳仲濤;楊裕金;李富林
• 申請（專利權(quán)）人: 山西蘭花華明納米材料股份有限公司;福建師范大學(xué)
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/10;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 王義星

本發(fā)明公開一種具有光催化功能的發(fā)泡母粒及其制備方法，所述的具有光催化功能的發(fā)泡母粒，其特征在于，由復(fù)合光催化劑50~70份，載體樹脂15~20份，分散劑3~5份，偶聯(lián)劑0.5~2份，潤滑劑1~2份和活化發(fā)泡劑1~20份制成；所述的無機(jī)粉體的尺寸為100~5000目，選自碳酸鈣、硫酸鋇、高嶺土、濕法白炭黑、石英粉、滑石粉、硅酸鈣、云母中的一種或幾種的混合物；所述方法是以聚烯烴樹脂為載體，添加復(fù)合光催化劑、活化發(fā)泡劑、分散劑、偶聯(lián)劑、潤滑劑進(jìn)行擠出造粒。應(yīng)用該母粒所制得光催化材料具有催化效率高，輕量化，可回收重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。且該法成本較低，制備工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水廢氣處理的環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種具有光催化功能的發(fā)泡母粒及其制備方法。

背景技術(shù)

TiO₂是一種典型光催化劑，具有無毒、價(jià)廉易得、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、光催化活性高等優(yōu)異物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于光催化裂解水、光降解污染物、太陽能電池等領(lǐng)域。在常溫條件下，經(jīng)紫外光照射，在表面產(chǎn)生羥基自由基·OH、超氧離子·O₂^-、氫過氧基·HO₂等具有強(qiáng)氧化還原活性基團(tuán)，能夠?qū)⒂袡C(jī)物直接降解為CO₂和H₂O等無機(jī)小分子。由于TiO₂存在著光吸收波長范圍狹窄和光生載流子的復(fù)合率很高的問題，限制了其應(yīng)用。對其進(jìn)行改性是一種最為有效的方式。

草木灰、海藻灰原料易得，含多種金屬離子與非金屬離子，海藻灰還富含碘元素。非金屬元素能在TiO₂晶格中引入氧空位或用取代部分氧空位，使TiO₂的禁帶窄化，從而吸收可見光，擴(kuò)寬輻射光的響應(yīng)范圍。金屬元素可使TiO₂局部晶格發(fā)生畸變，在禁帶中產(chǎn)生相應(yīng)的雜質(zhì)能級，施主、受主雜質(zhì)能級可延長光生電子或空穴的壽命，提高光催化性能。草木灰、海藻灰通過對TiO₂的金屬元素和非金屬元素共混摻雜，提高可見光的利用率、光催化效率。

目前光催化材料多為納米顆粒材料，若直接用于污水處理應(yīng)用則難以分離，回收困難，造成資源的浪費(fèi)。如何實(shí)現(xiàn)光催化材料可回收重復(fù)利用成為一大難題。在文獻(xiàn)報(bào)道中，通過將制備TiO₂薄膜或?qū)⑵渫扛灿诓ＡУ容d體表面形成固定相催化劑；但由于這種載體比表面積較小，限制了TiO₂光催化效率。通過將TiO₂包覆在磁性材料上制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的光催化劑，通過外加磁場可實(shí)現(xiàn)催化劑與水體的分離；但此類催化劑的制備工藝復(fù)雜，成本高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。通過發(fā)泡法制備塊狀多孔二氧化鈦，此法能耗較高。因此目前急需一種回收方便且制備簡單易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的光催化材料。

TiO₂包覆無機(jī)粉體，能夠解決納米TiO₂易團(tuán)聚不易分散，難回收再利用的問題。原因是這些無機(jī)粉體大都是通過篩選、研磨而成，其粒徑分布大都在幾百目到兩千目之間，可通過板框壓濾濾出。形成光催化復(fù)合材料時(shí)較大顆粒也利于避免催化劑被載體材料包覆住，從而影響光催化效率。此外無機(jī)粉體表面不規(guī)整，具有較多空隙，易吸附有機(jī)污染物，有利于催化降解。

發(fā)泡材料具有一些普通材料不具備的優(yōu)異性能，作為一種載體材料，光催化劑在發(fā)泡材料中夠?qū)崿F(xiàn)更良好分散，提高光催化劑與有機(jī)物污染的接觸界面。所制備的復(fù)合材料具有輕量化、孔隙率高和負(fù)載量大的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供一種具有光催化功能的發(fā)泡母粒及其制備方法，通過將改性的TiO₂負(fù)載在無機(jī)粉體并分散在發(fā)泡材料中，制備的光催化功能發(fā)泡材料其具有高比表面積和高有效負(fù)載量，實(shí)現(xiàn)光催化材料器件化，方便使用，可以重復(fù)利用，且成本較低，制備工藝簡單。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，采用如下技術(shù)方案：