[發(fā)明專利]一種AZO/NaCl復(fù)合改性TiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810731729.4
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108816255B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉世民;王祉諾;郭玉;趙東楊;李夢雨
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: B01J27/138
• 分類號: B01J27/138;C02F1/30;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/44;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 劉慧娟;李馨

本發(fā)明公開一種AZO/NaCl復(fù)合改性TiO₂高效光觸媒及其制備方法，所述TiO₂光觸媒的粒徑尺寸在5～7nm，AZO納米粉體的粒徑尺寸在17?25nm，且均具有高結(jié)晶性。該方法利用AZO復(fù)合改性、Na離子與Cl離子雙電層作用、乳液的空間位阻作用制備TiO₂光觸媒表面能形成高載流子傳輸性能和高催化性能的復(fù)合光觸媒，該方法制備的光觸媒可見光光催化性能好；該制備方法不需要酸堿中和改性剪切，具有工藝簡單、成本低、制備周期短、環(huán)境友好等特點(diǎn)。可見光照下，該光觸媒可用于高效去除甲醛、降解苯及其衍生物等領(lǐng)域，也可用于其他空氣凈化和環(huán)境保護(hù)等，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光觸媒的制備方法，具體涉及一種AZO/NaCl復(fù)合改性TiO₂光觸媒及其制備方法。

背景技術(shù)

TiO₂是目前應(yīng)用最廣泛的一種光催化半導(dǎo)體材料，可催化降解甲醛、甲苯或TVOC等有毒有害化合物，被廣泛應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域。此外，TiO₂具有優(yōu)異的物理及化學(xué)的穩(wěn)定性、無毒無害性和價(jià)廉等特點(diǎn)。但是，TiO₂帶隙較寬(銳鈦礦為3.2eV，金紅石為3.0eV)，只能在紫外線照射下產(chǎn)生電子空穴對，其對太陽光的利用率極低，光催化效果差。另外，TiO₂光生電子空穴對較短的電子空穴擴(kuò)散長度，產(chǎn)生的電子空穴對沒有擴(kuò)散到顆粒表面就被消耗掉了，也是光催化效率低\光催化活性差的重要因素。目前，如何改性TiO₂使其具有較窄的禁帶寬度、較長的電子空穴擴(kuò)散長度，實(shí)現(xiàn)可見光應(yīng)用、增加電荷產(chǎn)生率、抑制電子空穴復(fù)合，進(jìn)而提高光催化性能和化學(xué)及光化學(xué)穩(wěn)定的光催化劑成為研究的焦點(diǎn)問題(廖添,華南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2017:31-37)。

光觸媒是一種以納米級TiO₂為代表的具有光催化功能光半導(dǎo)體材料的總稱，通常將TiO₂粉體經(jīng)過球磨、攪拌、分散到水性介質(zhì)中形成穩(wěn)定漿料。漿料可以噴涂于墻壁、家具、沙發(fā)、天花板、窗簾等物體表面，在光線的照射作用下，催化降解有毒有害物質(zhì)，能降解空氣中有毒有害氣體，比如甲醛；光觸媒還能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將真菌釋放出的毒素分解及進(jìn)行無害化處理；同時(shí)光觸媒還具備除臭、抗污等功能(大地,科學(xué)新聞,2001:13-15)。光觸媒材料除了TiO₂，還有CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃、SiO₂等。2000年以來又發(fā)現(xiàn)一些納米貴金屬(鉑、銠、鈀等)具有良好的光催化性能。但由于其中大多數(shù)金屬或非氧化物材料易發(fā)生化學(xué)或光化學(xué)腐蝕變質(zhì)，而貴金屬材料成本過高，都不適合作為家居凈化空氣用光觸媒。納米TiO₂的制備和性能研究倍受關(guān)注(葉鳳英,硅酸鹽通報(bào),2014:277-284)。

TiO₂的晶體結(jié)構(gòu)有銳鈦礦(Anatase)、金紅石(Rutile)和板鈦礦(Brookite)三種。通常，銳鈦礦結(jié)構(gòu)或80％的銳鈦礦+20％的金紅石結(jié)構(gòu)具有最佳的光催化效果。盡管TiO₂的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，但是如上所述，純TiO₂光催化性能由于結(jié)構(gòu)局限性問題受到極大限制。即，一方面受能隙寬度的限制，使TiO₂對太陽光的利用率不到5％；另一方面由于光生電子/空穴擴(kuò)散長度短，光生電子/空穴對極易復(fù)合，光催化效率極低。因此就要采取合適的措施提高銳鈦礦TiO₂的光催化性能。一要增強(qiáng)TiO₂對可見光的吸收，提高TiO₂對可見光的利用率；二要抑制光生電子/空穴對的復(fù)合。目前，促進(jìn)TiO₂光催化劑產(chǎn)生的電子空穴對有效傳輸?shù)难芯咳匀惠^少，主要方法包括：金屬或非金屬離子摻雜、染料敏化等(廖添,華南師范大學(xué)學(xué)報(bào),2017:31-37)。