[發明專利]一種磁性復合納米結構二氧化鈦光催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711372494.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108114719A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 趙天慧;湯智;趙曉麗;吳豐昌
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京精金石專利代理事務所(普通合伙) 11470
• 代理人: 劉俊玲

本發明涉及一種二氧化鈦光催化劑，更具體涉及一種磁性復合納米結構二氧化鈦光催化劑及其制備方法。本發明公開了一種磁性復合納米結構二氧化鈦光催化劑，該二氧化鈦光催化劑為摻雜了四氧化三鐵納米顆粒的二氧化鈦納米管。其中，二氧化鈦納米管的管徑為10?30nm；四氧化三鐵納米顆粒的粒徑為5?30nm四氧化三鐵納米顆粒與二氧化鈦的重量比為1％?15％。本發明提供的新型復合納米材料，利用二氧化鈦納米管的吸附、光催化特性及四氧化三鐵納米顆粒的磁性，從而達到快速去除、富集、催化降解水環境中的污染物的目的，解決了傳統光催化劑催化效率低、有機污染物吸附量低、較低的光轉化效率和較窄的光響應范圍、水處理過程固液分離困難等缺點。

技術領域

本發明涉及一種二氧化鈦光催化劑，更具體涉及一種磁性復合納米結構二氧化鈦光催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展，越來越多的有機污染物進入水體，通過直接和間接的方式影響人體健康和動、植物的正常生長，干擾或破壞生態平衡，而其中大部分有機污染物還具有“致癌、致畸、致突變”的“三致”作用，對人類的健康構成巨大的威脅。有機污染物進入水體后會發生稀釋、吸附、沉淀、凝聚等物理作用，還會通過氧化、還原、分解等化學作用與水體組份發生反應，使污染物濃度降低。但是有機染料污染影響范圍廣、面積大、難降解，使其能夠長期存在于水體環境，持續對水體環境和生態安全產生危害。近些年，有機污染物的治理方法得到了一定的發展，當前比較有效的治理方法主要包括微生物降解法、吸附法、光催化降解法等，但都存在一定的局限性和弊端。

其中微生物降解法因凈化效率較低、降解不徹底，且此法降解周期長，不能被有效的大規模實際應用。光催化降解法作為一種新型的有機廢水處理方法，因其降解材料高的可見光響應，有效的減少了能源的消耗，近年來，被逐漸應用到各行業中，并取得了良好的效果。而吸附法作為一種成熟的有機廢水處理手段，其在一定程度上補充了新型處理手段的不足，與光催化降解法相輔相成，在環境治理領域有廣闊的應用前景。在各類新型材料中，半導體氧化物功能材料因具有高效的吸附性和光降解活性，已被人們逐步應用到有機染料廢水處理領域。

理想的光催化材料應該是一個在相關的光催化進程中具有高活性和光轉化能源的高效率的一個結合體。同時還應該具有無毒性，化學惰性，穩定性，易得到的，催化過程簡單等特點。然而，現在還沒有一種材料或者體系能夠完全滿足上述的所有要求。到目前為止，對于光催化材料的大多數研究還是主要集中在二氧化鈦上，因為其具有最高效率的光催化活性，同時還兼具有高穩定性，較低廉的價格和無毒等特性。因而許多學者嘗試增強二氧化鈦的光催化活性，使用的方法包括金屬粒子的負載，助催化劑，染料敏化，金屬摻雜，和非金屬摻雜等。二氧化鈦納米材料在紫外光照射下會產生自由基和過氧離子，它們具有強氧化性能夠將大多數復雜有機物氧化成CO₂和H₂O，進而達到光催化降解有機污染物的目的，因此，目前二氧化鈦納米顆粒及其摻雜產物被廣泛用于光催化降解有機污染物領域。如中國專利201710377649.9提供了一種鉑摻雜納米二氧化鈦光催化劑；中國專利200710173058.6提供了一種摻雜元素周期表I B-VIIB和VIII的金屬中的一種，以元素周期表第5和第6周期中IB-VIIB和VIII中金屬中的一種為載體的負載型二氧化鈦光催化劑；中國專利201510674559.7提供了一種鍶、銀共摻雜的納米二氧化鈦可見光光催化劑；中國專利200910114867.9涉及一種摻硼二氧化鈦可見光催化劑。