[發(fā)明專利]一種光催化劑直接負(fù)載并分層裝填的方法及其構(gòu)件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811014663.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109107495B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李春虎;鄭銳;王亮;王文泰;馮麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;B01J19/12
• 代理公司: 青島海昊知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 王鐸

本發(fā)明涉及一種光催化劑直接負(fù)載并分層裝填的方法及其構(gòu)件。所述方法包括粘結(jié)劑的配制、載體的超聲清洗、載體與粘結(jié)劑的結(jié)合、光催化劑的超聲負(fù)載及光催化劑分層裝填。所述構(gòu)件包括金屬網(wǎng)內(nèi)襯、金屬拉鏈及若干分層網(wǎng)格，所述金屬網(wǎng)內(nèi)襯通過金屬拉鏈閉合，所述金屬拉鏈通過比金屬網(wǎng)內(nèi)襯稍細(xì)的金屬絲連接到金屬網(wǎng)內(nèi)襯上，所述分層網(wǎng)格先固定一點(diǎn)于金屬網(wǎng)內(nèi)襯上，而后通過金屬拉鏈固定于金屬網(wǎng)內(nèi)襯上。本發(fā)明負(fù)載光催化劑時，無需高溫煅燒，既避免了粘結(jié)劑的粘性遭到破壞，又避免了光催化劑的活性因燒制溫度不適而下降，還避免了后續(xù)的高溫煅燒導(dǎo)致催化劑脫落的問題，同時可保證負(fù)載的催化劑具有較高的活性、較高的透光率和較低的壓降。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化劑直接負(fù)載到載體上并可分層裝填的方法及其構(gòu)件。

背景技術(shù)

自從光催化技術(shù)被提出后，關(guān)于其處理污染物的研究就緊隨其后，有關(guān)光催化技術(shù)應(yīng)用于污染物脫除方面的研究越來越多。在1977年Frank等利用TiO₂光催化分解氰化物之后，利用光催化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)污染物處理的研究如雨后春筍般涌現(xiàn)。光催化劑具有特殊的電子結(jié)構(gòu)、電子轉(zhuǎn)移特性和光吸收性能，并且其激發(fā)態(tài)存在時間長，在光輻射下，價帶電子受激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶位置，在導(dǎo)帶和價帶上分別形成具有還原性能的光生電子和氧化性能光生空穴，利用光生電子-空穴可以降解或合成有機(jī)物，目前光催化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境凈化領(lǐng)域。

然而光催化劑的負(fù)載及裝填一直是人們努力攻克的難題。雖然目前已有多種光催化劑的負(fù)載及裝填方法，但是總存在各種各樣的弊端。如應(yīng)用較廣的溶膠-凝膠法負(fù)載光催化劑，即先將載體浸泡在特定的催化劑前驅(qū)體溶膠中，待凝膠后進(jìn)行烘干并高溫煅燒，此方法一直存在光催化劑負(fù)載不牢固、所燒制的光催化劑活性不高等問題。目前大多數(shù)光催化劑的裝填都是光催化劑負(fù)載于載體后直接裝填進(jìn)光催化反應(yīng)器，此種裝填方式直接導(dǎo)致了光催化劑層的空隙率太小，使得光催化劑層的透光性較差，造成了光催化劑的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化劑直接負(fù)載并分層裝填的方法，此方法可使光催化劑長期牢固地負(fù)載在載體上，保持光催化活性不下降，而且大大提高光催化劑層的透光率并增大光催化劑的利用率。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述光催化劑分層裝填的構(gòu)件。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種光催化劑直接負(fù)載并分層裝填的方法，包括粘結(jié)劑的配制、載體的超聲清洗、載體與粘結(jié)劑的結(jié)合、光催化劑的超聲負(fù)載及光催化劑分層裝填的步驟：

1)粘結(jié)劑的配制：配制Na₂SiO₃水溶液作為粘結(jié)劑；

2)載體的超聲清洗：超聲清洗，除去載體表面吸附的灰塵粒子；

3)載體與粘結(jié)劑的結(jié)合：將載體放入水玻璃中浸泡后，于馬弗爐中煅燒；

4)光催化劑的超聲負(fù)載：將納米粉末狀光催化劑分散于水中，再放入步驟3)中煅燒后的載體，進(jìn)行超聲負(fù)載；

5)光催化劑分層裝填：將步驟4）中負(fù)載光催化劑的載體放在光催化劑分層裝填的構(gòu)件中，并裝入氣固光催化反應(yīng)器中。

本發(fā)明所述的載體為陶瓷、活性炭纖維、層狀石墨、光導(dǎo)纖維、玻璃纖維網(wǎng)、硅膠、多孔分子篩或高嶺土等。

本發(fā)明所述的催化劑為燒制好的具有光催化活性的納米粉末狀光催化劑，如g-C₃N₄、TiO₂、ZnO₂、CdS、鉍系光催化劑或其改性及復(fù)合光催化劑等。

本發(fā)明所述載體的超聲清洗時間為0.5-1小時，功率為120-150W；超聲清洗時間不宜過長，否則會損壞載體。